[发明专利]一种土壤水分监测的数据同化方法

权利要求书

1、一种土壤水分监测方法，包括以下步骤：

(1)用生态过程模型作为动态模型模拟每日土壤水分的空间分布状况，动态模型中的初始值为初始参数和初始土壤水分数据，运行动态模型，输出模拟的土壤水分数据；将土壤表面的遥感数据进行反演获得表层土壤水分数据；将遥感数据对应日的模拟土壤水分数据和遥感数据反演得到的表层土壤水分数据结合起来进行数据同化，得到优化的生态过程模型参数；

(2)将优化后的参数代入步骤(1)的动态模型，运行动态模型，获得模拟的每日土壤水分数据。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法包括至少一个同化周期，每个同化周期中只存在一个遥感数据，且该遥感数据的对应日为同化周期中的最后一日，所述每个同化周期包括以下步骤：

(1)用生态过程模型作为动态模型模拟同化周期中每日土壤水分的空间分布状况，动态模型中的初始值为初始参数和初始土壤水分数据，运行动态模型，输出模拟的土壤水分数据；将同化周期中土壤表面的遥感数据反演为表层土壤水分数据；将遥感数据对应日的模拟土壤水分数据和将遥感数据反演得到的表层土壤水分数据结合起来进行数据同化，得到优化的生态过程模型参数；

(2)将优化后的参数代入步骤(1)的动态模型，重新从同化周期的起始时间运行动态模型，获得模拟的同化周期中每日土壤水分数据。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法包括两个以上的同化周期；将上一个同化周期的步骤(2)得到的土壤水分数据集合的平均值作为下一个同化周期的初始土壤水分数据，将上一个同化周期得到的优化后的参数集合的平均值作为下一个同化周期的初始参数，重复进行步骤(1)和步骤(2)。

4、如权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，运行动态模型前，在所述初始参数的基础上加上一个高斯扰动，得到参数集合。

5、如权利要求1至4中任一所述的方法，其特征在于：所述动态模型如下：

出发模型为Boreal Ecosystem Productivity Simulator模型；将出发模型进行了如下修改：

在模型输入数据阶段将模型与土壤水分有关的参数设置成变量，并进行扰动产生相应集合；将模型中的土壤水分估算的桶式模型改成两层土壤水分平衡模型，其中第一层从地表到地下10cm，第二层从地下10cm到地下饱和层以上。

6、如权利要求1至5中任一所述的方法，其特征在于：所述遥感数据为遥感短波红外波段和近红外波段反演的短波红外水分胁迫指数。

7、如权利要求1至6中任一所述的方法，其特征在于：所述数据同化的方法为集合卡尔曼滤波算法。