[發明專利]一種基于多源遙感數據融合的土壤水分測量方法及裝置

有效

• 申請號: 202011408194.0
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112488008B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 楊婷;孫志剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G06V20/13
• 分類號: G06V20/13;G06V20/10;G06V10/80;G06V10/82;G06V10/25;G06N3/08
• 代理公司: 北京合創致信專利代理有限公司 16127
• 代理人: 劉素霞

本發明提供基于多源遙感數據融合的土壤水分測量方法及裝置，用于對目標區域土壤所含的水分進行測量，通過旋風全球導航衛星系統獲取目標區域土壤的原始數據和目標區域土壤的實測數據確定目標區域的土壤水分估算結果；將獲取的目標區域土壤的第一地表溫度數據和獲取的目標區域土壤的第二地表溫度數據進行時空融合，得到地表溫度估算結果；獲取影響土壤水分的輔助參數；輔助參數包括植被覆蓋指數、地面高程、植被覆蓋度、土壤粗糙度、地面坡度和降水；將土壤水分估算結果、地表溫度估算結果和輔助參數進行數據融合，得到多源遙感數據融合模型，通過多源遙感數據融合模型得到土壤水分測量結果。通過本發明的測量方法能夠使土壤水分測量結果更加準確。

技術領域

本發明屬于水文遙感技術領域，具體涉及一種基于多源遙感數據融合的土壤水分測量方法及裝置。

背景技術

土壤水分作為陸面資源形成、轉化、消耗過程研究中的基本參數，是土壤-植被-大氣系統能量與物質交換的重要參數之一，也是地表能量平衡的重要決定因素。

常規的土壤水分地面測量方法，如重量法測量和時域反射儀法都是基于點的測量，僅能代表空間范圍很小(0.0025m²)的土壤水分信息，采樣點有限且成本高。

隨著遙感技術的發展，光學和微波遙感技術成為估算土壤水分的重要手段。常用的光學遙感手段，如可見光和近紅外波段可通過識別土壤顏色和地表溫度等因素反演土壤水分，但易受云霧的影響。微波遙感，如被動微波遙感反演土壤水分的機理在于地表反射的微波后向散射系數與土壤介電常數密切相關，而土壤的介電常數主要由土壤水分決定，但其空間分辨率較低。

全球衛星導航系統(Global Navigation Satellite System,GNSS)除向全球空間用戶提供導航定位功能外，其反射信號(GNSS Reflectometry,GNSS-R)也可用于地表參數監測。相比于其他遙感手段，利用GNSS-R遙感數據估算土壤水分具有低成本、高時空分辨率、覆蓋范圍廣、精度高等諸多優點。隨著星載旋風全球導航衛星系統(CYGNSS)衛星的成功發射，可為大范圍、高空間分辨率的土壤水分研究提供更多數據源。但星載GNSS衛星數據為不連續分布的離散點，且密度較低。

因此，無論是常規的土壤水分地面測量方法還是目前的遙感技術的估算方法，得到的土壤水分的結果與實際均存在較差的差距。

因此，需要提供一種針對上述現有技術中不足的改進技術方案。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于多源遙感數據融合的土壤水分測量方法及裝置，用以克服上述現有技術中存在土壤水分測量結果差的問題。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于多源遙感數據融合的土壤水分測量方法，用于對目標區域土壤所含的水分進行測量，其特征在于，

通過旋風全球導航衛星系統獲取所述目標區域土壤的原始數據，通過所述原始數據和所述目標區域土壤的實測數據確定所述目標區域的土壤水分估算結果；

通過中分辨率成像光譜分析儀獲取所述目標區域土壤的第一地表溫度數據和通過中國氣象局陸面數據同化系統獲取所述目標區域土壤的第二地表溫度數據，將所述第一地表溫度數據和所述第二地表溫度數據進行時空融合，得到地表溫度估算結果；

獲取影響土壤水分的輔助參數；所述輔助參數包括植被覆蓋指數、地面高程、植被覆蓋度、土壤粗糙度、地面坡度、降水；

將所述土壤水分估算結果、所述地表溫度估算結果和所述輔助參數進行數據融合，得到多源遙感數據融合模型，通過所述多源遙感數據融合模型得到土壤水分測量結果。

進一步的，所述土壤水分估算結果的確定過程為：

通過CYGNSS獲取所述目標區域土壤的原始數據，并對所述原始數據進行預處理，得到標準數據；