[发明专利]被动微波多通道协同的土壤水分反演方法及装置

说明书

本发明公开了被动微波多通道协同的土壤水分反演方法，包括：根据微波辐射传输方程建立任意两个通道的亮温之间的数学关系式；采集主通道和协同通道的实际亮温；选定待反演参数，所述待反演参数中至少包括土壤水分值；给出一系列待反演参数的估计值，根据主通道的实际亮温、所述微波辐射传输方程以及所述数学关系式，计算协同通道的一系列预测亮温，比较协同通道的预测亮温与实际亮温，根据比较结果，在一系列待反演参数的估计值中确定土壤水分值。本发明还提供了被动微波多通道协同的土壤水分反演装置。本发明在反演过程中，不依赖于辅助数据，不需要忽略植被的散射特性，也不需要忽略极化特性差异，减小了反演中的多解情况和不确定性。

技术领域

本发明涉及定量遥感技术领域。更具体地说，本发明涉及一种被动微波多通道协同的土壤水分反演方法及装置。

背景技术

土壤水分的遥感观测主要依赖于微波遥感技术，特别是星载被动微波辐射计可以在较短的时间内获取全球范围内的土壤水分。目前国际主流土壤水分反演算法一般针对特定的卫星载荷配置研发，主要可分为以下三类：(1)基于辐射传输方程的逆向求解。(2)基于辐射传输方程的迭代反演。(3)基于微波遥感指数的解析反演。以上反演方法的缺点和局限性在于：方法(1)和方法(2)需要辅助数据进行反演工作的辅佐。比如方法(1)直接反演必须使用外部输入的植被含水量数据，才能进行土壤水分的计算；方法(2)在进行迭代反演的时候，简单地利用模型模拟和卫星观测的对比来寻找求解结果，由于这一过程中容易出现多解情况，一般使用辅助数据作为初始值或作为反演结果的上界和下界进行限定。方法(3)是对辐射传输方程进行解析求解，辐射方程中影响地物辐射特征的参数众多，解析解的求得必定需要对模型进行简化，一般假设植被影响不存在极化差异，或者假设不存在散射特征，而实际上这些假设和忽略是不符合现实情况的，造成反演结果与实际观测存在出入。因此，亟需设计一种至少能够一定程度克服上述缺陷的技术方案。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种被动微波多通道协同的土壤水分反演方法及装置，在反演过程中，不依赖于辅助数据，不需要忽略植被的散射特性，也不需要忽略极化特性差异，减小了反演中的多解情况和不确定性。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了被动微波多通道协同的土壤水分反演方法，包括：

根据微波辐射传输方程建立任意两个通道的亮温之间的数学关系式；

采集主通道和协同通道的实际亮温；

选定待反演参数，所述待反演参数中至少包括土壤水分值；

给出一系列待反演参数的估计值，根据主通道的实际亮温、所述微波辐射传输方程以及所述数学关系式，计算协同通道的一系列预测亮温，比较协同通道的预测亮温与实际亮温，根据比较结果，在一系列待反演参数的估计值中确定土壤水分值；或者，给出待反演参数初始值，根据主通道的实际亮温、所述微波辐射传输方程以及所述数学关系式，迭代计算协同通道的一系列预测亮温，并比较协同通道的预测亮温与实际亮温，根据比较结果，确定土壤水分值。

优选的是，所述的被动微波多通道协同的土壤水分反演方法，所述微波辐射传输方程通过零阶近似模型表示。

优选的是，所述的被动微波多通道协同的土壤水分反演方法，所述数学表达式为：

其中，和为任意两个通道的亮温，和为任意两个通道的粗糙土壤表面的微波发射率，和为任意两个通道的植被透过项。

优选的是，所述的被动微波多通道协同的土壤水分反演方法，主通道和协同通道中任意两个通道，至少频率、角度及极化之一不同。