[發明專利]一種基于改進型MODIS指數的玉米種植區域土壤濕度評估方法

有效

• 申請號: 201711320452.8
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108169161B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 孟令奎;洪志明;張東映;張文
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01N21/3554
• 分類號: G01N21/3554
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 唐萬榮;李丹

本發明公開了一種基于改進型MODIS指數的玉米種植區域土壤濕度評估方法，該方法包括以下步驟：步驟1)對采集到的MODIS遙感數據進行預處理；2)遙感指標計算；3)植被覆蓋度分區；4)根據步驟3)中確定的裸土低植被與中高植被覆蓋區域的閾值，構建改進型MODIS指數；5)構建土壤含水量估算模型。相對于被動微波產品，本發明空間分辨率較好，相較于主動微波，本發明時間分辨率較高。本發明折中了主被動微波方法的時間與空間分辨率特點，提供了同時具有較好時間與空間分辨率的表層土壤含水量估算方法。

技術領域

本發明涉及遙感影像土壤濕度估算技術，尤其涉及一種基于改進型MODIS指數的玉米種植區域土壤濕度評估方法。

背景技術

玉米是我國最重要的食物和農業經濟作物之一，是國家食品安全的重要保障。同時，玉米已經成為全球第二大糧食作物，對全球的糧食安全意義重大。然而，玉米的生長需要適宜的條件，尤其是其整個生長周期的土壤含水量。因此，土壤含水量是玉米生長狀況的重要預測因素。土壤含水量可以通過多種方法估算。例如，站點測量、衛星遙感測量、土壤水平衡模型等，然而，單獨用這些方法難以在較好的時空分辨率下精確估算土壤含水量，尤其在植被覆蓋度較高的玉米種植區域。在過去的幾十年，基于主被動微波傳感器、光學/熱紅外傳感器的衛星遙感測量方法已經應用于土壤含水量測量。被動微波系統提供各種天氣下直接的全球土壤含水量測量，然而這種土壤含水量估算方法空間分辨率較低，一般在20km-50km。在主動微波系統中，土壤含水量可以通過后向散射系數反演出精確的土壤含水量。然而，主動微波遙感幅寬較窄，重放周期較長，所以土壤含水量估算的時間分辨率較低。光學/熱紅外測量測量方法比被動微波遙感方法具有更好的空間分辨率，比主動微波遙感具有更高的時間分辨率。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中的缺陷，提供一種基于改進型MODIS指數的玉米種植區域土壤濕度評估方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于改進型MODIS指數的玉米種植區域土壤濕度評估方法，包括以下步驟：

步驟1)對采集收到的MODIS遙感數據預處理；

1.1)MODIS地表反射率(LSR)質量控制

1.1.1)首先使用MODIS投影轉換工具MRT將MOD09GA瓦塊數據進行重投影、影像鑲嵌和裁剪處理，獲得玉米種植區域的數據集，所述玉米種植區域的數據集包括紅外波段和近紅外波段的地表反射率、太陽天頂角和質量控制數據圖層；然后用作物種植分類結果圖進行玉米地的掩膜，過濾非玉米種植區像元；

1.1.2)對于過濾后的每一個像元，用質量控制數據圖層對應值進行篩選,篩選出有效像元；使用陸地衛星數據產品評測工具集LDOPE中的'unpack_sds_bits'工具將控制質量圖層的位值從十進制轉換為二進制。采用專家系統根據像元值的質量高低進行打分，從0到10分，依次是填充值、錯誤的MODIS L1B數據源、太陽天頂角、云覆蓋、氣溶膠和理想質量產品，將每一個像元打分，篩選有效像元的原則為總分數大于等于5分的像元。

1.2)MODIS地表溫度質量控制

1.2.1)首先使用MODIS投影轉換工具MRT將MOD11A1瓦塊數據進行重投影、影像鑲嵌、裁剪處理，得到覆蓋玉米種植區域的數據集，所述數據集包括白天地表溫度和質量控制圖層；然后用作物種植結果圖進行玉米種植區域的掩膜，過濾非玉米種植范圍的像元；

1.2.2)對于過濾后的每一個像元，用質量控制圖層對應值進行篩選，篩選出有效像元；使用陸地衛星數據產品評測工具集(LDOPE)中的'unpack_sds_bits'工具將控制質量的位值從十進制轉換為二進制。采用專家系統根據像元值的質量高低打分，從0到3分，依次是地表溫度未計算、質量一般和高質量產品，對每一個像元打分后，將總分數大于等于2分的像元信息保留。

步驟2)遙感指標計算；