[發明專利]一種大田土壤濕度反演和預測方法

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• 申請號: 202110305444.6
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN115114839A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 梁雷;董衛華;王東;周小寒;閔心遠
• 申請（專利權）人: 上海蘭桂騏技術發展股份有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G01S7/41;G06K9/62;G06N20/00;G06F111/10
• 代理公司: 深圳市創富知識產權代理有限公司 44367
• 代理人: 曾敬

本發明公開的屬于大田作物技術領域，具體為一種大田土壤濕度反演和預測方法，其技術方案是：包括以下操作步驟：S1：通過衛星遙感技術獲取試驗區SAR數據、通過土壤監測站獲取土壤濕度數據、通過自動氣象站氣象數據和，S2：在獲取到試驗區地面土壤濕度數據、氣象數據和衛星SAR數據之后，進行SAR數據預處理，S3：通過地面土壤濕度數據和與其對應的預處理后的SAR數據以及氣象數據形成機器學習模型的訓練集，本發明的有益效果是：達到在利用合成孔徑雷達數據的基礎之上結合前五天氣象數據和后五天氣象數據，克服了遙感瞬時觀測時間分辨率低的缺陷，增加觀測時間分辨率，進而獲得高時間分辨率土壤濕度產品，大幅度提高監測數據的精準度的效果。

技術領域

本發明涉及大田作物領域，具體涉及一種大田土壤濕度反演和預測方法。

背景技術

土壤水分作為農業氣象的重要因素，土壤水分在一定程度上影響著陸地和大氣之間的物質能量循環，對監測土壤干旱程度和預估農作物產量起著重要的作用。

土壤水分的傳統監測手段有著很大的局限性，數據獲取的范圍小，一定程度還會破壞觀測地物。

隨著衛星遙感技術的不斷完善和發展，基于合成孔徑雷達的土壤濕度監測手段對土壤水分的監測更加敏感。

現有技術存在以下不足：現有的衛星遙感技術通過基于合成孔徑雷達的土壤濕度監測手段對土壤水分的監測時，遙感瞬時觀測的時間分辨率低，造成監測數據不夠精準。

因此，發明一種大田土壤濕度反演和預測方法很有必要。

本發明內容

為此，本發明提供一種大田土壤濕度反演和預測方法，通過基于合成孔徑雷達數據和氣象數據，利用相應的實地監測的土壤濕度數據，建立土壤濕度反演機器學習模型，進而實現對土壤濕度的反演，以解決遙感瞬時觀測的時間分辨率低，造成監測數據不夠精準的問題。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種大田土壤濕度反演和預測方法，包括以下操作步驟：

S1：通過通過土壤監測站獲取土壤濕度數據、通過自動自動氣象站獲取氣象數據和通過衛星遙感技術獲取試驗區SAR數據；

S2：在獲取到地面土壤濕度數據、氣象數據和試驗區SAR數據之后，進行 SAR數據預處理；

S3：通過通過地面土壤濕度數據和與其對應的預處理后的SAR數據以及氣象數據形成機器學習模型的訓練集；

S4：通過訓練集的樣本數據，對模型進行挑選，從而獲得合適的模型及其參數；

S5：從合適的模型及其參數中選擇最優的模型及其參數，從而獲得機器學習模型；

S6：通過利用機器學習模型進行土壤濕度產品的生產和預測，從而完成反演和預測。

優選的，所述土壤濕度數據設置為當前和后五天土壤濕度數據。

優選的，所述氣象數據設置為前五天氣象數據和后五天氣象數據。

優選的，所述試驗區SAR數據設置為合成孔徑雷達數據。

優選的，所述合成孔徑雷達數據設置為當前合成孔徑雷達后項散射系數。

優選的，所述訓練集的特征數據為前五天氣象數據、后五天氣象數據和合成孔徑雷達數據。

優選的，所述訓練集的目標數據為當前和后五天土壤濕度數據。

與現有技術相比，該一種大田土壤濕度反演和預測方法的優點：