[發明專利]一種基于植被微波相干散射模型的植被半經驗方法

在審

• 申請號: 202210455936.8
• 申請日: 2022-04-28
• 公開（公告）號: CN114818496A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 姜良美;欒進華;任耀;董毅;向新濤;魏明浩;袁繼剛;龍士元;葉敏
• 申請（專利權）人: 重慶地質礦產研究院;重慶華地資環科技有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08;G06F111/10
• 代理公司: 重慶智慧之源知識產權代理事務所(普通合伙) 50234
• 代理人: 余洪

1.一種基于植被微波相干散射模型的植被半經驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

采用AIEM模型對裸露地表的后向散射特征進行模擬，建立后向散射系數、相關長度和地表均方根高度對應的模擬數據庫；

根據改進后適用于農作物的一階相干散射模型對植被后向散射特征進行模擬，形成不同入射角、植被高度和植被含水量下的總后向散射特征；

建立裸露地表與所述總后向散射特征的半經驗模型，根據半經驗模型表示植被的后向散射特征；

將模擬數據庫中的后向散射系數、相關長度和地表均方根高度作為輸入向量，土壤含水量作為輸出向量，構建BP神經網絡，并根據所述植被的后向散射特征反演獲取植被覆蓋區域的土壤含水量。

2.根據權利要求1所述的一種基于植被微波相干散射模型的植被半經驗方法，其特征在于，所述AIEM模型的參數設置具體為：

土壤體積含水量的范圍為0.02-0.44，設置間隔為0.02；

地表均方根高度范圍設置為0.25-3cm，設置間隔為0.25cm；

相關長度范圍設置為2.5-30cm，設置間隔為2.5cm；

AIEM模型中的其他參數使用測量值，并假定地表的粗糙度在植被的整個生長過程中保持不變；

使用指數相關函數模擬頻率為5.33GHz，入射角為28.54°情況下的裸露地表HH極化的后向散射系數，生成裸露地表的后向散射系數數據庫。

3.根據權利要求2所述的一種基于植被微波相干散射模型的植被半經驗方法，其特征在于，所述改進后適用于農作物的一階相干散射模型的參數設置具體為：

植被的長度、直徑、重量含水量、溫度和密度均使用實測數據，并在模型中假定植被的長度在整個生長過程中垂直分布；

植被葉片的長度、寬度、重量含水量、溫度和密度均使用實測數據；

地表土壤的溫度和體積含水量使用實測值，土壤類型為黑粘土，其中，砂石含量占40％，粘土含量占20％；

植被地的粗糙度參數按照經驗值給出，地表均方根高度和相關長度，模型模擬時，下墊面地表均使用Oh半經驗散射模型。

4.根據權利要求3所述的一種基于植被微波相干散射模型的植被半經驗方法，其特征在于，所述建立裸露地表與所述總后向散射特征的半經驗模型，根據半經驗模型表示植被的后向散射特征，具體包括：

通過植物生長周期中裸露地表的后向散射與總后向散射特征的比值，對土壤后向散射特征的衰減關系，擬合建立比值與植被含水量之間的相關性表達，為：

f(x)＝a*exp(b*x)+c*exp(d*x)；

其中，a、b、c和d均為模型經驗系數，x為冠層參數；

根據相關性表達，選用百分比植被含水量與單位面積的植被含水量的半經驗模型，用于表示植被的后向散射特征。

5.根據權利要求4所述的一種基于植被微波相干散射模型的植被半經驗方法，其特征在于，所述根據所述植被的后向散射特征反演獲取植被覆蓋區域的土壤含水量，具體包括：

將植被相干散射模型模擬的28.54°下的HH極化后的后向散射系數、地表均方根高度和相關長度進行歸一化處理；

將歸一化后的數據作為BP神經網絡的輸入向量，反演得到植被覆蓋區域的土壤含水量。