[发明专利]一种考虑有机质影响的土壤水分遥感反演方法

权利要求书

1.一种考虑有机质影响的土壤水分遥感反演方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：获取土壤样本，然后测出土壤样本质量含水量SMCg和土壤样本有机质含量SOM，并得到土壤样本的光谱数据；

步骤二：制造梯度含水量的土壤样本，然后测土壤样本在不同梯度含水量时的光谱数据以及土壤样本在不同梯度含水量时的质量含水量SMCg；

步骤三：将步骤一中得到的光谱数据和步骤二中得到的光谱数据进行滤波处理，得到滤波处理后的光谱数据R_meas；

步骤四：基于土壤中光的多层辐射传输过程，得到一个只含有土壤平均水层厚度为未知参数的反射率模型R_mod；

步骤五：利用python的minimize函数、滤波处理后的光谱数据R_meas以及反射率模型R_mod求优化函数的最小值，得到模型反射率光谱与测量反射率光谱最接近时水膜厚度L和湿土粒占土壤的百分比ε，根据模型反射率光谱与测量反射率光谱最接近时水膜厚度L和湿土粒占土壤的百分比ε得到土壤平均水层厚度PSI，即PSI＝L*ε，其中，λ为波长，n_λ为波长数量，λ₁为波长求和上限，λ₂为波长求和下限；

步骤六：利用土壤样本在不同梯度含水量时的质量含水量SMCg和土壤平均水层厚度PSI建立平均水层厚度和土壤含水量之间的数学关系；

步骤七：将土壤样本有机质含量SOM作为权重，结合平均水层厚度和土壤含水量之间的数学关系，得到土壤含水量遥感反演模型；

步骤八：利用土壤含水量遥感反演模型对当地土壤含水量信息进行测量和预测。

2.根据权利要求1所述的一种考虑有机质影响的土壤水分遥感反演方法，其特征在于所述反射率模型R_mod表示为：

R_mod＝ε*R_ws+(1-ε)*R_d，其中ε为湿土粒占土壤的百分比，R_ws为光照到湿土粒上的多级发射率，R_d为光照到干土粒只有一次反射，r₁₂为气水界面向空气中反射的反射率，T_w为水对光的吸收作用，t₁₂为气水界面向水中折射的折射率，r₂₁为气水界面向水中反射的反射率，t₂₁为气水界面向空气中的折射率。

3.根据权利要求2所述的一种考虑有机质影响的土壤水分遥感反演方法，其特征在于所述数学关系表示为：

其中，SMCg是土壤含水量，a和b为未知参数，a和b根据不同质地的土壤确定。

4.根据权利要求3所述的一种考虑有机质影响的土壤水分遥感反演方法，其特征在于所述步骤一的具体步骤为：

利用分层抽样法采集二十份土壤样本，并将每份土壤样本分成两组，测量第一组二十份土壤样本的高光谱数据，并测得光谱数据记为R_meas，再将全部土壤样本烘干测高光谱数据记为R_d。

5.根据权利要求4所述的一种考虑有机质影响的土壤水分遥感反演方法，其特征在于所述步骤二的具体步骤为：

将第二组二十份土壤样本充分混合，然后用小喷壶喷水，制造梯度含水量的土样，之后测土壤样本在不同梯度含水量时的光谱数据以及土壤样本在不同梯度含水量时的质量含水量SMCg。

6.根据权利要求5所述的一种考虑有机质影响的土壤水分遥感反演方法，其特征在于所述滤波处理中光谱数据范围为400nm到2500nm，间隔为1nm。

7.根据权利要求6所述的一种考虑有机质影响的土壤水分遥感反演方法，其特征在于所述波长数量n_λ为2101。

8.根据权利要求7所述的一种考虑有机质影响的土壤水分遥感反演方法，其特征在于所述步骤六中数学关系通过SPSS软件建立。