[發(fā)明專利]一種L波段森林微波輻射傳輸特性的優(yōu)化估算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710610067.0
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN107451348B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭興明;姜濤;李曉峰;趙凱
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G01D1/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 22210
• 代理人: 南小平

本發(fā)明公開了一種L波段森林微波輻射傳輸特性的優(yōu)化估算方法，屬于森林參數(shù)估算技術(shù)領(lǐng)域。解決了如何提供一種有效、準(zhǔn)確的森林微波輻射傳輸特性的優(yōu)化估算方法的問題。本發(fā)明先依據(jù)微波輻射傳輸理論，建模森林下行微波輻射亮度溫度與森林微波輻射傳輸特性(有效透過率t和有效散射反照率ω)的定量關(guān)系，然后基于實(shí)測的森林下行微波輻射亮度溫度和模擬的森林下行微波輻射亮度溫度構(gòu)建代價(jià)函數(shù)，最后根據(jù)遺傳算法優(yōu)化求解森林有效透過率和有效散射反照率。經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測，利用本發(fā)明的方法估算的森林有效透過率和有效散射反照率，與理論模型模擬值非常吻合，說明本發(fā)明的方法是優(yōu)化求解L波段森林微波輻射傳輸特性的有效方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種L波段森林微波輻射傳輸特性的優(yōu)化估算方法，屬于森林參數(shù)估算技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

森林作為地表的主要覆蓋類型之一，是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，并在水循環(huán)、碳循環(huán)、能量循環(huán)和保持生態(tài)平衡等方面發(fā)揮著不可替代的作用。因此，在區(qū)域范圍和全球尺度上實(shí)現(xiàn)對(duì)森林生物物理參數(shù)和森林覆蓋下的土壤、積雪等參數(shù)的定量觀測和反演已成為解決當(dāng)今時(shí)代的全球水循環(huán)規(guī)律、全球環(huán)境變化、碳源和碳匯等環(huán)境問題的關(guān)鍵。

遙感技術(shù)為實(shí)現(xiàn)大面積、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀測森林參數(shù)和森林覆蓋下地表參數(shù)提供了技術(shù)支持。光學(xué)遙感由于穿透性較弱，多應(yīng)用于反映森林冠層信息。微波遙感穿透性較強(qiáng)，能夠穿透森林冠層探測到林下地表參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化，可用于反演大尺度的土壤水分。例如，學(xué)者基于多頻段掃描通道微波輻射計(jì)(Scanning MultichannelMicrowave Radiometer,SMMR)觀測的1979年至1987年期間的C波段被動(dòng)微波數(shù)據(jù)，反演了分辨率為0.25度的全球近地表土壤水分含量(Owe et al.,2001)。而且，2001年NASA發(fā)射的對(duì)地觀測系統(tǒng)EOS Aqua衛(wèi)星上搭載的改進(jìn)型微波掃描輻射計(jì)(Advanced Microwave Scanning Radiometer,AMSR-E)提供了空間分辨率為25km的C波段全球土壤水分產(chǎn)品。

L波段由于具有更強(qiáng)的穿透性，被認(rèn)為是微波遙感反演土壤水分的最佳波段。最近幾年，L波段微波輻射觀測系統(tǒng)陸續(xù)升空，如2009年的歐空局發(fā)射的土壤水分和海水鹽度觀測(Soil Moisture and Ocean Salinity，SMOS)衛(wèi)星，2011年NASA發(fā)射的Aquarius，和2015年NASA發(fā)射的土壤水分主被動(dòng)探測(Soil MoistureActive andPassive，SMAP)衛(wèi)星。我國也將在不久后發(fā)射搭載有L波段輻射計(jì)的全球水循環(huán)觀測系統(tǒng)WCOM(Shi et al.,2012)。這些星載L波段觀測系統(tǒng)都以監(jiān)測全球土壤水分、凍融狀態(tài)、森林生物量和海洋鹽度的時(shí)空變化作為科學(xué)目標(biāo)。其中，SMOS和SMAP一直致力于土壤水分反演算法的修正和改進(jìn)，力求為用戶提供誤差不超過0.04m³/m³的地表5cm的土壤水分產(chǎn)品。

森林的微波輻射傳輸特性受森林結(jié)構(gòu)(樹干、樹枝和樹葉的朝向、尺寸和數(shù)量)和森林理化參數(shù)(溫度、濕度、含鹽量)的影響，是聯(lián)系土壤屬性與衛(wèi)星亮溫?cái)?shù)據(jù)的關(guān)鍵參數(shù)。準(zhǔn)確地估算森林的L波段微波輻射傳輸特性有助于提高林下土壤水分和積雪參數(shù)的遙感反演精度。隨著星載微波輻射技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)于研究L波段森林微波輻射傳輸特性的愿望日益增強(qiáng)，但是現(xiàn)有技術(shù)中，沒有一種準(zhǔn)確有效的L波段森林微波輻射傳輸特性優(yōu)化估算方法。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種L波段森林微波輻射傳輸特性的優(yōu)化估算方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案如下。

一種L波段森林微波輻射傳輸特性的優(yōu)化估算方法，步驟如下：