[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

本發明涉及微波遙感領域，公開了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，包括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；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；利用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；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。本發明充分挖掘了被動微波遙感多角度的觀測信息，對混合像元微波遙感輻射信號進行分離，獲得了混合像元中植被覆蓋土壤的微波發射率以及裸露土壤的發射率，提高了被動微波遙感數據處理深度以及地表參數反演產品適用性和產品精度。

技術領域

本發明涉及微波遙感領域，具體地涉及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。

背景技術

微波遙感是利用微波波段對目標散射和輻射特性進行觀測的技術。相對于光學遙感手段，微波具有全天時、全天候工作的優勢，對植被層也具有一定的穿透能力，能夠獲得植被覆蓋下的土壤信息。這也是微波遙感用于植被和土壤參數反演的重要優勢之一。此外，被動微波遙感方式具有重訪周期短、空間分辨率低的特點，利于獲取長期的大區域尺度的對地觀測數據。因此，利用被動微波遙感數據成為了全球或區域長時序植被、土壤、凍融、積雪覆蓋等產品的重要數據源之一。但是由于被動微波遙感像元的空間分辨率通常在十幾公里甚至幾十公里的尺度，空間分辨率較低，同一像元內的可能同時存在植被、水體、裸露土壤、城鎮等多種類型的地表覆蓋，這類像元被稱為混合像元。由于不同地表覆蓋類型的微波輻射差異較大，因此空間異質性給混合像元地表參數的反演帶來了較大的困難。

傳統的被動微波遙感數據處理主要問題是，沒有考慮不同地表覆蓋類型的微波輻射信號差異，而是將整個混合像元作為一個整體來考慮，這樣反演的地表參數只能是混合像元的平均值，這為被動微波遙感數據的處理和地表參數產品的應用帶來諸多不確定性。

隨著被動微波遙感傳感器技術的發展，出現了能夠進行多角度觀測的微波輻射計，能夠提供多角度的對地觀測信息，為混合像元組分微波輻射信號的分離提供了可能。由于地表比較常見的地表覆蓋混合像元主要是像元內同時存在植被覆蓋和裸露土壤，因此如何充分挖掘被動微波遙感多角度的觀測信息、分離混合像元混合植被覆蓋土壤和裸露土壤輻射信號、提高被動微波遙感數據處理深度、提高地表參數反演產品適用性和產品精度，成為了目前被動微波遙感遙感數據處理和地表參數準確反演的關鍵問題之一。

發明內容

本發明提供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，從而解決現有技術的上述問題。

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，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；

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，根據土壤輻射模擬數據庫以及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。

進一步的，步驟S1)中，建立微波輻射傳輸模型，并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，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或者垂直極化V；