[发明专利]GNSS-IR解译土壤湿度变化和植被生长过程的方法

说明书

本发明提供GNSS‑IR解译土壤湿度变化和植被生长过程的方法，包括以下步骤：S1：确定实验区域；S2：GNSS接收机记录SNR数据；分离直射和反射信号分量；采用低阶多项式去除直射信号；S3：使用Lomb‑Scargle谱分析方法计算主导频率f_tf_t；估算相位偏移和振幅A_mA_m；采用非线性最小二乘拟合方法对SNR_mSNR_m进行拟合得到偏移和振幅A_mA_m；S4：根据拟合获得的偏移和振幅A_mA_m检索体积土壤湿度VSM；S5：根据主导频率f_tf_t的峰值功率A_LSPA_LSP和振幅A_mA_m度量植被含水量；S6：根据h_veg＝f_tλ/2h_veg＝f_tλ/2将主频f_tf_t转化为有效反射高度h_vegh_veg，通过估算h_vegh_veg的时间序列来检索植被高度变化。

技术领域

本发明涉及农业监测技术领域，具体涉及GNSS-IR解译土壤湿度变化和植被生长过程的方法。

背景技术

土壤湿度和植被是陆地-大气反馈中的重要变量，被列为全球气候观测系统的基本气候变量。表层土壤湿度在将入射辐射通量划分为从土地到大气的潜热通量和显热通量中起主要作用。植被通过蒸散作用影响土壤水分，而土壤水分是决定该地区植被类型和状况的决定因素。因此，土壤水分的变化会对农业生产力，林业和生态系统健康产生重大影响。

目前，土壤湿度的观测通常使用湿度计或遥感卫星，湿度计通常作为小尺度监测网的测量手段以获取高精度的土壤湿度值。然而这些网络在空间分布研究中的应用是有限的。不同类型传感器的测量值同化具有挑战性，且土壤湿度表现出的较大水平变异性通过点测量难以实现最佳化监测。遥感卫星任务的成功运行，如欧空局的土壤水分和海洋盐度(SMOS)计划和美国宇航局的土壤水分主被动(SMAP)计划，提供了全球范围内土壤湿度的一致测量。时空的变异性和产品精度的可靠性仍需原位土壤湿度观测值进行量化和验证。因此，本发明提出了GNSS-IR解译土壤湿度变化和植被生长过程的方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供GNSS-IR解译土壤湿度变化和植被生长过程的方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

GNSS-IR解译土壤湿度变化和植被生长过程的方法，包括以下步骤：

S1：确定实验区域；

S2：GNSS接收机记录SNR数据；分离直射信号SNR_dSNR_d和反射信号SNR_mSNR_m分量；采用低阶多项式去除直射信号；

S3：使用Lomb-scargle谱分析方法计算反射信号SNR_mSNR_m主导频率f_tf_t，采用非线性最小二乘拟合方法对SNR_mSNR_m进行拟合得到相位偏移和振幅A_mA_m；

S4：根据拟合获得的相位偏移和振幅A_mA_m检索体积土壤湿度VSM；