[发明专利]一种多通道微波辐射数据反演裸露土壤水分剖面的方法

权利要求书

1.一种多通道微波辐射数据反演裸露土壤水分剖面的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1)利用微波辐射传输模型建立单通道微波辐射数据反演土壤水分算法，根据所述单通道微波辐射数据反演土壤水分算法分别反演出不同通道的土壤水分；

S2)建立不同观测频率、不同观测角度的微波辐射信号穿透深度计算模型，根据所述不同观测频率、不同观测角度的微波辐射信号穿透深度计算模型计算不同观测条件下的穿透深度；

S3)利用所述不同通道的土壤水分以及所述不同观测条件下的穿透深度计算土壤垂直剖面上不同深度层的土壤水分含量，获得土壤水分剖面信息。

2.根据权利要求1所述的多通道微波辐射数据反演裸露土壤水分剖面的方法，其特征在于，在步骤S1)中，利用微波辐射传输模型建立单通道微波辐射数据反演土壤水分算法，根据所述单通道微波辐射数据反演土壤水分算法分别反演出不同通道的土壤水分，包括如下步骤：

S11)获取裸露土壤的H极化微波辐射亮温TB(f,θ)，θ表示观测角度，f表示观测频率；

S12)获取地表温度T，根据所述裸露土壤的H极化微波辐射亮温TB(f,θ)和所述地表温度T计算粗糙地表发射率E(f,θ)，所述粗糙地表发射率根据所述粗糙地表发射率E(f,θ)计算粗糙地表反射率R(f,θ)，所述粗糙地表反射率R(f,θ)＝1-E(f,θ)；

S13)根据所述粗糙地表反射率R(f,θ)建立粗糙地表微波辐射模型，所述粗糙地表微波辐射模型为R(f,θ)＝r(f,θ)·e^-h·cosθ，根据所述粗糙地表微波辐射模型计算光滑地表反射率r(f,θ)，h为粗糙度参数，e为自然常数；

S14)建立土壤介电常数ε与光滑地表反射率r(f,θ)之间的关系式根据所述土壤介电常数ε与光滑地表反射率r(f,θ)之间的关系式计算土壤介电常数

S15)利用土壤混合介电常数模型建立土壤水分与土壤介电常数的关系式v_w表示土壤含水量；P表示土壤孔隙度，所述土壤孔隙度为容重与土壤固态物质密度的比值；ε_a和ε_r分别为空气介电常数和土壤颗粒介电常数；下标a、s、i、w分别表示土壤中的组成物质对应的空气、土壤颗粒、冰和水，水的介电常数ε_inf表示介电常数参数，ε_w0和∈分别表示与温度有关的第一参数和第二参数，所述第一参数ε_w0＝88.045-0.4147·T+6.295·10^-4.T²+1.075·10^-5·T³，所述第二参数∈＝1.1109·10^-10-3.824·10^-12·T+6.938·10^-14·T²-5.096·10^-16·T³，v_t表示过渡含水量，γ为经验参数，过渡含水量v_t＝0.49·(0.06774-0.00064sand+0.00478clay)+0.165，所述经验参数γ＝-0.57·(0.06774-0.00064sand+0.00478clay)+0.481，sand和clay分别表示土壤砂粒含量和粘粒含量；

S16)根据土壤水分与土壤介电常数的关系式求解土壤含水量，若v_w≤v_t，则土壤含水量a、b、c分别为第一系数、第二系数和第三系数，所述第一系数所述第二系数b＝ε_i-1，所述第三系数c＝(1-P)ε_r+P-ε；若v_wv_t，则土壤含水量