[发明专利]一种L波段森林微波辐射传输特性的优化估算方法

说明书

本发明公开了一种L波段森林微波辐射传输特性的优化估算方法，属于森林参数估算技术领域。解决了如何提供一种有效、准确的森林微波辐射传输特性的优化估算方法的问题。本发明先依据微波辐射传输理论，建模森林下行微波辐射亮度温度与森林微波辐射传输特性(有效透过率t和有效散射反照率ω)的定量关系，然后基于实测的森林下行微波辐射亮度温度和模拟的森林下行微波辐射亮度温度构建代价函数，最后根据遗传算法优化求解森林有效透过率和有效散射反照率。经实验检测，利用本发明的方法估算的森林有效透过率和有效散射反照率，与理论模型模拟值非常吻合，说明本发明的方法是优化求解L波段森林微波辐射传输特性的有效方法。

技术领域

本发明涉及一种L波段森林微波辐射传输特性的优化估算方法，属于森林参数估算技术领域。

背景技术

森林作为地表的主要覆盖类型之一，是陆地生态系统的主体，并在水循环、碳循环、能量循环和保持生态平衡等方面发挥着不可替代的作用。因此，在区域范围和全球尺度上实现对森林生物物理参数和森林覆盖下的土壤、积雪等参数的定量观测和反演已成为解决当今时代的全球水循环规律、全球环境变化、碳源和碳汇等环境问题的关键。

遥感技术为实现大面积、实时动态观测森林参数和森林覆盖下地表参数提供了技术支持。光学遥感由于穿透性较弱，多应用于反映森林冠层信息。微波遥感穿透性较强，能够穿透森林冠层探测到林下地表参数的动态变化，可用于反演大尺度的土壤水分。例如，学者基于多频段扫描通道微波辐射计(Scanning MultichannelMicrowave Radiometer,SMMR)观测的1979年至1987年期间的C波段被动微波数据，反演了分辨率为0.25度的全球近地表土壤水分含量(Owe et al.,2001)。而且，2001年NASA发射的对地观测系统EOS Aqua卫星上搭载的改进型微波扫描辐射计(Advanced Microwave Scanning Radiometer,AMSR-E)提供了空间分辨率为25km的C波段全球土壤水分产品。

L波段由于具有更强的穿透性，被认为是微波遥感反演土壤水分的最佳波段。最近几年，L波段微波辐射观测系统陆续升空，如2009年的欧空局发射的土壤水分和海水盐度观测(Soil Moisture and Ocean Salinity，SMOS)卫星，2011年NASA发射的Aquarius，和2015年NASA发射的土壤水分主被动探测(Soil MoistureActive andPassive，SMAP)卫星。我国也将在不久后发射搭载有L波段辐射计的全球水循环观测系统WCOM(Shi et al.,2012)。这些星载L波段观测系统都以监测全球土壤水分、冻融状态、森林生物量和海洋盐度的时空变化作为科学目标。其中，SMOS和SMAP一直致力于土壤水分反演算法的修正和改进，力求为用户提供误差不超过0.04m³/m³的地表5cm的土壤水分产品。

森林的微波辐射传输特性受森林结构(树干、树枝和树叶的朝向、尺寸和数量)和森林理化参数(温度、湿度、含盐量)的影响，是联系土壤属性与卫星亮温数据的关键参数。准确地估算森林的L波段微波辐射传输特性有助于提高林下土壤水分和积雪参数的遥感反演精度。随着星载微波辐射技术的快速发展，人们对于研究L波段森林微波辐射传输特性的愿望日益增强，但是现有技术中，没有一种准确有效的L波段森林微波辐射传输特性优化估算方法。

发明内容

为解决现有技术中的技术问题，本发明提供一种L波段森林微波辐射传输特性的优化估算方法。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。

一种L波段森林微波辐射传输特性的优化估算方法，步骤如下：