[发明专利]一种植被覆盖区域的土壤湿度估计方法及装置

权利要求书

1.一种植被覆盖区域的土壤湿度估计方法，其特征在于，包括：

(1)基于星载GNSS-R反射计数据构建土壤总体后向反射系数和DDM反射功率之间的关系，其中，由构建土壤总体后向反射系数和DDM反射功率之间的关系，δ_total表示土壤总体后向反射系数，Pr表示DDM反射功率，V_in表示微波入射镜反射点微波电压；

(2)利用光学影像数据得到植被覆盖区域的植被反射系数和衰减系数；

(3)基于所述土壤总体后向反射系数和DDM反射功率之间的关系，消除所述植被反射系数和衰减系数的影响，得到植被覆盖区域纯粹土壤表面反射系数与所述DDM反射功率之间的关系；

其中，步骤(3)包括：

(3.1)根据所述植被反射系数和衰减系数，依据水云模型，由δ_total(θ)＝δ_veg(θ)+τ²(θ)*δ_soil(θ)计算植被完全覆盖区域土壤表层的总体后向反射系数，其中，δ_total(θ)为反射计数据GN_im计算得到的轨迹T上与光谱影像相对应反射区域的总体后向反射系数，δ_veg(θ)为植被反射系数，τ²(θ)为雷达波穿透植被层的衰减系数，θ表示雷达传感器的入射角，δ_soil(θ)为纯粹土壤表面反射系数；

(3.2)由构建纯粹土壤表面反射系数和DDM反射功率的关系，由得到其中，Pr表示轨迹T上植被覆盖区域的DDM反射功率，V_in表示微波入射镜反射点微波电压；

(4)根据所述植被覆盖区域纯粹土壤表面反射系数与所述DDM反射功率之间的关系，结合土壤湿度与纯粹土壤表面反射系数的线性关系，构建植被覆盖区域土壤湿度值与所述DDM反射功率之间的关系，再根据实测的若干控制点土壤湿度和相应点的DDM反射功率测量值，得出所述植被覆盖区域土壤湿度值与所述DDM反射功率之间的关系中的未知参数，从而得到利用DDM反射功率测量值估算土壤湿度的回归模型；

(5)选取植被覆盖区域星载GNSS-R反射计数据中目标点的反射功率，基于所述回归模型，反演出植被覆盖区域的土壤湿度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)包括：

(2.1)对光学影像数据进行预处理，得到感兴趣区域的光谱影像数据；

(2.2)获取所述感兴趣区域的光谱影像数据中每个像素点的归一化水指数，根据各归一化水指数与第一预设阈值之间的关系，去除所述感兴趣区域的光谱影像数据中的水体部分，得到去除水体之后的光谱影像数据；

(2.3)获取所述去除水体之后的光谱影像数据中每个像素点的归一化植被指数，根据各归一化植被指数与第二预设阈值之间的关系确定植被覆盖区域；

(2.4)根据所述植被覆盖区域中每个像素点的归一化植被指数得到所述植被覆盖区域的植被含水量，进而根据所述植被含水量得到植被覆盖区域的植被反射系数和衰减系数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，由δ_veg(θ)＝A*M_vegcos(θ)[1-τ²(θ)]确定植被覆盖区域的植被反射系数，由确定植被覆盖区域的衰减系数，其中，δ_veg(θ)为植被反射系数，τ²(θ)为雷达波穿透植被层的衰减系数，θ表示雷达传感器的入射角，M_veg为植被含水量，A、B为植被类型经验参数。