[发明专利]一种结合遥感数据的宇宙射线中子仪空间特征模拟方法

权利要求书

1.一种结合遥感数据的宇宙射线中子仪空间特征模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集宇宙射线中子仪的观测数据，并根据宇宙射线中子仪的测量范围和时间，采集其观测时期下的Landsat 8地表反射率数据；

S2、对采集的观测数据以及Landsat 8地表反射率数据进行处理，得到温度植被干旱指数；

S3、基于温度植被干旱指数，进行宇宙射线中子仪测量空间内的修正参数模拟；

S4、根据修正参数模拟结果，进行宇宙射线中子仪三维空间特征模拟，计算得到宇宙射线中子仪测量范围内土壤含水量空间分布；

所述步骤S3中宇宙射线中子仪测量空间内的修正参数包括宇宙射线中子仪水平方向修正参数、考虑地表植被与温度下垫面条件的水平方向修正参数以及宇宙射线中子仪垂直方向修正参数；

所述考虑地表植被与温度下垫面条件的水平方向修正参数的模拟公式为：

其中f_VI(i)表示宇宙射线中子仪第i个像元考虑地表植被与温度下垫面条件的水平方向修正参数，VIⁱ表示宇宙射线中子仪第i个像元的温度植被干旱指数，n表示宇宙射线中子仪测量范围内的像元个数；

所述宇宙射线中子仪垂直方向修正参数的模拟公式为：

其中表示宇宙射线中子仪第i个像元在垂向深度z_p和z_p+1之间的修正参数，表示宇宙射线中子仪第i个像元在垂向深度z_p和z_p+1之间的权重系数，表示宇宙射线中子仪第i个像元在垂向深度z_h和z_h+1之间的权重系数，m为土壤离散性分层数量，H表示根据不同土壤类型设定的经验参数；权重系数的计算公式为：

其中W_z(r)表示任一径向距离r处深度为z时的中子强度，z^*(r)表示径向距离为r时宇宙射线中子仪测量结果的有效深度，其计算公式为：

其中ρ_bd表示土壤颗粒容重，SM表示宇宙射线中子仪测得的土壤质量含水量；

所述步骤S4中宇宙射线中子仪测量范围内土壤含水量的计算公式为：

其中表示宇宙射线中子仪第i个像元在垂向深度z_p和z_p+1之间的土壤含水量，SM表示宇宙射线中子仪测得的土壤质量含水量，f_H(i)表示宇宙射线中子仪第i个像元在水平方向上的修正参数，f_VI(i)表示宇宙射线中子仪第i个像元考虑地表植被与温度下垫面条件的水平方向修正参数，表示宇宙射线中子仪第i个像元在垂向深度z_p和z_p+1之间的修正参数。

2.根据权利要求1所述的宇宙射线中子仪空间特征模拟方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下分步骤：

S21、根据采集的Landsat 8地表反射率数据，计算得到归一化植被指数NDVI；

S22、根据采集的观测数据以及Landsat 8地表反射率数据，采用单窗算法反演地表温度T_s；

S23、根据地表温度T_s和归一化植被指数NDVI计算得到温度植被干旱指数VI。

3.根据权利要求2所述的宇宙射线中子仪空间特征模拟方法，其特征在于，所述步骤S21中归一化植被指数NDVI的计算公式为：

其中B₄表示Landsat 8地表反射率数据的第4波段，B₅表示Landsat 8地表反射率数据的第5波段。

4.根据权利要求2所述的宇宙射线中子仪空间特征模拟方法，其特征在于，所述步骤S22中地表温度T_s的反演公式为：

其中ε表示混合像元的地表比辐射率，τ表示大气透射率，T_b表示地表亮度温度值，L_λ表示热红外数据定标后的光谱辐射值，K₁和K₂均为常量，T_a表示大气平均作用温度，a和b均为参考系数，C和D均为中间参数。