基于SAR圖像的植被覆蓋下土壤含水量反演方法研究.pdf

1、土壤含水量是地表水資源形成、轉(zhuǎn)換和消耗過程中的重要參數(shù),它在農(nóng)作物估產(chǎn)及環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測中起著重要作用。因此對于準(zhǔn)確、快速地得到大面積裸土和植被覆蓋地表土壤含水量是國內(nèi)外研究的一個重要課題之一。
　　隨著合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展,利用多頻率、多極化、多角度、可變工作模式的SAR數(shù)據(jù)對大范圍內(nèi)土壤水分的監(jiān)測已取得了很大的進(jìn)步。但是目前只是在裸土地區(qū)取得了一些較好的結(jié)果,對于植被覆蓋地表來說,特別是高大植被覆蓋區(qū),還沒有較好的辦法消除植

2、被因素的存在。
　　本文首先分析了裸土和植被覆蓋地表微波散射模型,然后基于AIEM模擬后向散射隨土壤水分和組合粗糙度的變化得到模擬數(shù)據(jù)集,通過分析這些數(shù)據(jù),建立了利用同極化去除粗糙度參數(shù)影響的裸土含水量反演模型。再利用水云模型去除植被覆蓋區(qū)植被層對總的后向散射的影響,得到只包含裸土散射信息的后向散射系數(shù),再結(jié)合裸土含水量反演模型,從而建立了植被覆蓋地區(qū)土壤含水量反演模型。
　　SAR圖像根據(jù)應(yīng)用目的的不同,其處理方法則有所不

3、同,而其處理結(jié)果對反演算法的精度有較大影響,所以本文研究了適合土壤含水量反演的SAR預(yù)處理流程及方法。在反演土壤含水量前,先對研究區(qū)地物進(jìn)行了分類,得到了裸土區(qū)、植被覆蓋區(qū)以及其他區(qū)域,然后根據(jù)裸土和植被區(qū)分別使用裸土和植被覆蓋區(qū)反演算法提取土壤水分。
　　文中將反演算法應(yīng)用到處理過的內(nèi)蒙古達(dá)里湖研究區(qū)Radarsat-2 SAR數(shù)據(jù)得到了土壤含水量分布圖,然后利用反演值與實測值進(jìn)行對比分析得到總體反演精度為73.41％,反演精度

4、滿足要求,證明反演算法可用于大面積地區(qū)提取裸土和低矮植被地區(qū)土壤含水量,且以同極化組合的方式去除粗糙度對散射系數(shù)影響的方法是可行的。本文還將反演算法應(yīng)用到了一幅覆蓋地形起伏較大的四川茂縣山區(qū)的Radarsat-2 SAR數(shù)據(jù)反演土壤水分,反演結(jié)果的總體精度為69.32％。說明雖然通過 DEM對地形引起的幾何畸變和輻射畸變做了校正,但是地形對后向散射的影響還沒完全消除,且此地區(qū)還存在一些較高的植被,反演算法中并沒考慮它們與地表間的多次散射