[發明專利]一種分離被動微波遙感混合像元組分土壤輻射信號的方法

有效

• 申請號: 202010842845.0
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN111983333B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 張濤;王光輝;戴海倫;劉宇;艾萍;王界;陸塵;于瑞坤
• 申請（專利權）人: 自然資源部國土衛星遙感應用中心
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01N22/00;G01N21/47;G01N21/17;G01J5/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 于國強

1.一種分離被動微波遙感混合像元組分土壤輻射信號的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1)建立微波輻射傳輸模型，并利用所述微波輻射傳輸模型建立混合像元多角度微波輻射模型；步驟S1)中，建立微波輻射傳輸模型，并利用所述微波輻射傳輸模型建立混合像元多角度微波輻射模型，包括如下步驟：

S11)獲取植被覆蓋土壤和裸露土壤的混合像元微波輻射TB_P(θ)，θ表示觀測角度，下標P表示水平極化H或垂直極化V；

S12)獲取混合像元微波輻射的四個部分，所述四個部分分別為植被層上行輻射部分G₁(θ)、植被層下行輻射經土壤反射后再經植被透射上行部分G₂(θ)、土壤上行輻射部分經植被透射上行部分G₃(θ)、土壤上行輻射部分G₄(θ)；植被層上行輻射部分G₁(θ)＝F_veg(θ)·(1-ω)·(1-exp(-τ·secθ))·T^v；植被層下行輻射經土壤反射后再經植被透射上行部分土壤上行輻射部分經植被透射上行部分土壤上行輻射部分其中，F_veg(θ)表示在觀測角度θ下的植被覆蓋面積比例，1-F_veg(θ)表示在觀測角度θ下的裸露土壤覆蓋面積比例，E表示土壤發射率，上標vs表示植被覆蓋土壤，上標bs表示裸露土壤，τ表示植被光學厚度，T^v表示植被覆蓋土壤的地表溫度，T^s表示裸露土壤的地表溫度，ω表示植被單散射反照率；

S13)利用所述混合像元微波輻射和所述混合像元微波輻射的四個部分建立微波輻射傳輸模型TB_P(θ)＝G₁(θ)+G₂(θ)+G₃(θ)+G₄(θ)；

S14)利用微波輻射傳輸模型建立混合像元多角度微波輻射模型，所述混合像元多角度微波輻射模型表示為：

TB_P(θ₁)表示觀測角度為θ₁時測得的混合像元微波輻射；TB_P(θ_i)表示觀測角度為θ_i時測得的混合像元微波輻射；TB_P(θ_N)表示觀測角度為θ_N時測得的混合像元微波輻射；

S2)利用植被指數計算混合像元多角度微波輻射模型中的參數；

S3)建立土壤輻射模擬數據庫以及裸露土壤地表發射理論模型，根據所述土壤輻射模擬數據庫以及所述裸露土壤地表發射理論模型獲取不同觀測角度下土壤微波遙感輻射信號之間的關系；

S4)利用步驟S2)中混合像元多角度微波輻射模型中的參數以及步驟S3)中不同觀測角度下土壤微波遙感輻射信號之間的關系對混合像元多角度微波輻射模型進行解算，獲得混合像元中植被覆蓋土壤的微波發射率以及裸露土壤的微波發射率。

2.根據權利要求1所述的一種分離被動微波遙感混合像元組分土壤輻射信號的方法，其特征在于，步驟S1)中，還包括將混合像元多角度微波輻射模型簡化為保留與觀測角度θ相關的變量后的混合像元多角度微波輻射模型，所述保留與觀測角度θ相關的變量后的混合像元多角度微波輻射模型為：

其中，G表示與植被覆蓋面積比例以及土壤發射率相關的函數。

3.根據權利要求1或2所述的一種分離被動微波遙感混合像元組分土壤輻射信號的方法，其特征在于，步驟S2)中，利用植被指數計算混合像元多角度微波輻射模型中的參數，所述參數包括植被光學厚度和植被覆蓋面積比例，其中，植被光學厚度

b表示植被光學厚度與NDVI之間關系的經驗參數，SF表示植被木質結構對光學厚度貢獻的經驗參數，NDVI(θ)為歸一化差值植被指數，α表示第一回歸系數，β表示第二回歸系數；植被覆蓋面積比例NDVI_max(θ)表示研究區域范圍內所有像元歸一化植被指數的最大值；NDVI_min(θ)表示研究區域范圍內所有像元歸一化植被指數的最小值。