[發明專利]一種獲取全天候有效土壤水分的方法

有效

• 申請號: 201710256966.5
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN106991412B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 冷佩;李召良;宋小寧;段四波;高懋芳;霍紅元
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G01N33/24
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種獲取全天候有效土壤水分的方法，包括以下步驟：采集CLDAS氣象數據；采集MODIS數據，利用ENVI軟件進行預處理，最后輸出為tiff格式；對MODIS像云進行判別，分為MODIS無云像元與MODIS有云像元，基于CLDAS氣象數據和MODIS數據進行估算MODIS無云像元和MODIS有云像元的有效土壤水分。本發在現有遙感反演有效土壤水分的基礎上，針對有云像元無法正常反演有效土壤水分的情況，提出利用氣象數據信息進行估算的方法，從而實現獲取全天候的有效土壤水分數據。

技術領域

本發明屬于定量遙感技術領域，具體地說，涉及一種獲取全天候有效土壤水分的方法。

背景技術

有效土壤水分是土壤中能夠被作物所利用的水分，它對于作物生長非常重要，也是進行干旱監測的重要指標。在區域尺度中，通常利用光學與熱紅外遙感技術來獲取區域連續的有效土壤水分。然而，當遇到雨云等不利天氣條件時，光學與熱紅外像元可能無法獲取有效的觀測值，導致遙感方法反演失效，從而無法獲得全天候的有效土壤水分。對此，本發明充分挖掘氣象數據的潛力，利用現有全天候氣象數據產品信息彌補遙感數據缺失給全天候有效土壤水分反演帶來的不便，提出一種獲取全天候有效土壤水分的方法，為指導農業生產活動和作物生長提供可靠的土壤水分信息，就有重要的應用價值和實際意義。

傳統的區域有效土壤水分一般利用光學與熱紅外遙感技術獲取，只能在晴空條件下使用，對于非晴空像元，一般無法獲取有效的觀測值，從而無法反演全天候有效土壤水分。

發明內容

有鑒于此，本發明針對現有光學與熱紅外遙感技術中存在的非晴空像元不能夠直接獲取有效土壤水分的問題，提供了一種獲取全天候有效土壤水分的方法，從而實現全天候有效土壤水分的獲取。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種獲取全天候有效土壤水分的方法，包括以下步驟：

步驟1、采集CLDAS氣象數據：CLDAS氣象數據包括氣溫、風速、短波輻射和比濕；

步驟2、采集MODIS數據，利用ENVI軟件進行預處理，最后輸出為tiff格式，作為輸入數據：MODIS數據包括地表溫度產品、8天合成的葉面積指數產品以及16天合成歸一化植被指數產品；

步驟3、對MODIS數據進行判別，分為MODIS無云像元與MODIS有云像元，基于CLDAS氣象數據和MODIS數據進行估算MODIS無云像元和MODIS有云像元的有效土壤水分。

進一步地，MODIS無云像元與MODIS有云像元是MODIS產品數據自帶的屬性，只要下載數據后就能直觀獲得此信息。

進一步地，步驟3中的估算MODIS無云像元的有效土壤水分具體為：

計算干燥裸土溫度T_s,max，濕潤裸土溫度T_s,min，受水分脅迫的全植被覆蓋溫度T_c,max和水分狀況良好的全植被覆蓋溫度T_c,min四個溫度值，計算公式分別為：

其中，Δ是飽和水汽壓隨溫度變化的斜率，表示為氣溫的函數；其中，T_a是氣溫，從CLDAS數據中讀取；

C_v是空氣比熱，取值為1295.16；

r_cx和r_cp分別是最大冠層阻抗和潛在蒸發時的冠層阻抗，r_cx取值為2000，r_cp根據LAI進行計算，r_cp＝100/LAI，其中，LAI從MODIS數據中讀取；