[发明专利]基于特征空间法来获取时空连续的土壤水方法

权利要求书

1.基于特征空间法来获取时空连续的土壤水方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)获取研究区卫星遥感数据和站点实测数据，站点实测数据即实测的体表土壤含水量；

(2)对数据进行预处理，保证卫星遥感数据和站点实测数据两种数据时间一致；

(3)利用研究区的植被归一化指数NDVI，进行植被覆盖度f_c，i计算；

(4)地表辐射温度T_s，i随着植被覆盖度的变化可以用土壤水分等值线上的裸土温度T_smax，i与植被温度T_cmax，i的加权和表示为公式(1)；此外，随着植被覆盖度的增加，整个像元i表面的辐射温度与植被冠层内的空气温度T_a，i保持平衡，T_smax，i推导为公式(2)：

T_s，i＝f_c，i·T_cmax，i+(1-f_c，i)·T_smax，i (1)

(5)假设地表面的情况稳定而均匀，T_smax，j的季节性变化以接收到的太阳辐射为主，T_smax，j的变化通过太阳天顶角θ_j来捕获，T_smax，j算法表达式：

T_smax，j＝A₁·cos(a₁·θ_j+b₁) (3)

式中，j表示第j天观察到所有变量；T_smax，j由晴天条件下，从地表温度数据中检索的日最高地表温度T_max，j和定位数据中检索的日平均θ_j来表示，并率定出表达式中的参数a₁和b₁，而振幅参数A₁利用优化算法确定；

(6)振幅参数A₁的优化过程由目标函数和约束函数组成:

目标函数：

式中，n代表晴天数量，SM_i，j和MTVDI_i，j分别代表站点i在第j天的实测体表土壤含水量和反演的MTVDI；

约束函数1：针对研究区的所有像元：

0≤MTVDI≤1 (5)

约束函数2：T_smax，j取值范围的限定：

T_max，j≤T_smax，j≤U (6)

其中，U是一个经验值，表示T_smax，j的上限；

(7)T_w，j被定义为研究区最低地表温度T_min，j，其计算表达式表示为：

T_w，j＝min(T_smin，j，T_min，j ) (7)

T_smin，j＝A₂·cos(a₂·θ_j+b₂) (8)

式中，T_smin，j是T_min，j的余弦函数估计值，T_smin，j表达式中的三个参数即A₂，a₂，b₂，通过在晴天条件下，由地表温度数据中检索的日最低地表温度T_min，j和定位数据中检索的日平均θ_j来率定得到；

(8)结合步骤(4)、步骤(5)、步骤(7)计算的变量，反演MTVDI；计算公式表示为：

式中，θ_v，i表示像元i的体表土壤含水量，θ_max，i和θ_min，i分别为θ_v，i的上下限；MTVDI与θ_v，i呈负相关关系；

(9)通过步骤(8)获得MTVDI值，输入实测的体表土壤含水量与MTVDI，采用最小二乘回归方法拟合出参数θ_max，i和θ_min，i，最后进行土壤水含量的时空连续估算。