[發明專利]一種基于遙感的土壤水分反演方法和裝置

有效

• 申請號: 201610905725.4
• 申請日: 2016-10-18
• 公開（公告）號: CN106569210B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 韓玲;陳魯皖;秦小寶;張武;顧俊凱
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01N23/20
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所61216
• 代理人: 王芳

1.一種基于遙感的土壤水分反演方法，該方法應用于中國西北干旱半干旱地區，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1,基于組合粗糙度半經驗反演方程庫和SAR影像的極化方式、不同時相和不同SAR影像入射角獲取到SAR影像中各像元的地表組合粗糙度；

步驟2,基于SAR影像入射角范圍和SAR影像中各個像元的組合粗糙度對各像元進行分類判斷，按照判斷后像元所屬類別從土壤水分半經驗反演方程庫中選取合適的反演方程；

步驟3,通過SAR影像所在區域的野外實測數據對各半經驗方程的系數進行回歸擬合，得到SAR影像各像元對應的經驗反演方程；

步驟4,將各像元后向散射系數、地表組合粗糙度、土壤有效溫度、土壤質地數據輸入土壤水分經驗反演方程，最終得到SAR影像中各像元對應的土壤水分；

步驟1中所述的根據SAR影像參數信息，獲取SAR影像中各像元的地表組合粗糙度包括：

當獲取到的一幅SAR影像極化方式為VV和HH時，組合粗糙度的反演方程為：

Zs=(σvv-σhhz1)z2]]>

其中，Z_s是地表組合粗糙度，取S為地表均方根高度，l為表面相關長度；σ_vv和σ_hh是VV和HH極化后向散射系數；z1和z2是組合粗糙度半經驗反演方程的系數；

其中，z1和z2的計算公式為：

Zs′=(σvv′-σhh′z1)z2]]>

其中，Z_s′為SAR影像所在區域實測的組合粗糙度值，σ′_vv為SAR影像所在區域的雷達影像VV極化后向散射系數值，σ′_hh為SAR影像所在區域的雷達影像HH極化后向散射系數值；

當獲取到的一幅SAR影像極化方式為VV和VH時，組合粗糙度的反演方程為：

Zs=[exp(σvh-σvv-z4z3)]2]]>

其中，Z_s是地表組合粗糙度，取S為地表均方根高度，l為表面相關長度；σ_vv和σ_vh是VV和VH極化后向散射系數；z3和z4是組合粗糙度半經驗反演方程的系數；

其中，z3和z4的計算公式為：

Zs′=[exp(σvh′-σvv′-z4z3)]2]]>

其中，Z_s′為實測的組合粗糙度值，σ′_vv為對應實測地點的雷達影像VV極化后向散射系數值，σ′_vh為對應實測地點的雷達影像VH極化后向散射系數值；

當獲取到的一幅SAR影像極化方式為HH和HV時，組合粗糙度的反演方程為：

Zs=σhv-σhh-z6z5]]>

其中，Z_s是地表組合粗糙度，取S為地表均方根高度，l為表面相關長度；σ_hv和σ_hh是HV和HH極化后向散射系數；z5和z6是組合粗糙度半經驗反演方程的系數；

其中，z5和z6的計算公式為：

Zs′=σhv′-σhh′-z6z5]]>

其中，Z_s′為SAR影像所在區域實測的組合粗糙度值，σ′_hv為SAR影像所在區域的SAR影像VV極化后向散射系數值，σ′_hh為SAR影像所在區域的SAR影像VH極化后向散射系數值；

當獲取到的一幅SAR影像為同極化的VV或HH，再獲取與所述SAR影像同一時相不同觀測角度的同一區域另一幅SAR影像，組合粗糙度的反演方程為：

Zs=(σvv(θ1)-σvv(θ2)-z8z7)z9]]>

其中，Z_s是地表組合粗糙度，取S為地表均方根高度，l為表面相關長度；σ_vv(θ1)和σ_vv(θ2)是VV極化不同入射角后向散射系數，θ1和θ2是不同的入射角度，z7,z8和z9是組合粗糙度半經驗反演方程的系數；

其中，z7，z8和z9的計算公式為：

Zs′=(σvv′(θ1)-σvv′(θ2)-z8z7)z9]]>

其中，Z_s′為SAR影像所在區域實測的組合粗糙度值，σ_vv′(θ1)為SAR影像所在區域的SAR影像VV極化角度θ1后向散射系數值，σ_vv′(θ2)為SAR影像所在區域的SAR影像VV極化角度θ2后向散射系數值；

當獲取到的一幅SAR影像為同極化的VV或HH時，再獲取與所述SAR影像不同時相、相同入射角度同一區域的另一幅SAR影像，組合粗糙度的反演方程為：

Zs=(σvv(t1)-σvv(t2)-z11z10)z12]]>

其中，Z_s是地表組合粗糙度，取S為地表均方根高度，l為表面相關長度；σ_vv(t1)和σ_vv(t2)是VV極化不同時相后向散射系數，t1和t2是不同時相；z10,z11和z12是組合粗糙度半經驗反演方程的系數；

其中，z10，z11和z12的計算公式為：

Zs′=(σvv′(t1)-σvv′(t2)-z11z10)z12]]>

其中，Z_s′為SAR影像所在區域實測的組合粗糙度值，σ_vv′(t1)和σ_vv′(t2)為SAR影像所在區域的SAR影像VV極化兩個不同時相的t1和t2后向散射系數值。