[发明专利]基于静止气象卫星的植被冠层可燃物含水率反演方法及系统

权利要求书

1.基于静止气象卫星的植被冠层可燃物含水率反演方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：获取静止气象卫星观测数据，生成用于植被指数计算的地表反射率数据；

步骤2：构建植被辐射传输模型；构建关于归一化差分植被指数NDVI、增强植被指数EVI、归一化差分红外指数NDII的代价函数T_RMSE；

步骤3：获取代价函数T_RMSE关于自由变量的偏导数，用于计算梯度信息；

步骤4：利用既约梯度算法分两阶段迭代求解FMC，在第一阶段反演敏感参数等水分厚度EWT、叶面积指数LAI和土壤因子psoil，在第二阶段反演弱敏感参数可燃物含水率FMC和叶绿素a和b含量C_ab；

步骤5：针对不同初值组合下使用两阶段既约梯度算法迭代求解出的所有可燃物含水率FMC结果。

2.如权利要求1所述的基于静止气象卫星的植被冠层可燃物含水率反演方法，其特征在于：所述归一化差分植被指数NDVI、增强植被指数EVI、归一化差分红外指数NDII及其代价函数T_RMSE，按照以下公式进行计算：

其中，ρ_Blue，ρ_Red，ρ_NIR，ρ_SWIR2分别是蓝光、红光、近红外和短波红外波段的光谱反射率；NDVI_o，EVI_o，NDII_o为从卫星数据提取的观测植被指数；NDVI_m，EVI_m，NDII_m为PROSAIL模型模拟得到的植被指数，也是关于自由变量C_ab，EWT，FMC、LAI和psoil的函数，T_RMSE表示当代价函数。

3.如权利要求1所述的基于静止气象卫星的植被冠层可燃物含水率反演方法，其特征在于：所述步骤3中的自由变量的偏导数是利用自动微分工具TAPENADE进行计算的。

4.如权利要求1所述的基于静止气象卫星的植被冠层可燃物含水率反演方法，其特征在于：所述步骤4中的利用既约梯度算法分两阶段迭代求解FMC，具体步骤如下：

步骤4.1：设置敏感参数EWT、LAI和psoil初值；

步骤4.2：利用既约梯度算法迭代求解敏感参数EWT、LAI和psoil，当代价函数T_RMSE₁满足公式(5)时，停止第一阶段迭代，同时输出EWT、LAI和psoil，以及FMC和C_ab，用于第二阶段数值迭代的初值输入；

其中，所述代价函数T_RMSE₁以公式(4)为原型，且固定参数FMC和C_ab，仅将EWT、LAI和psoil作为自由变量；▽T_RMSE₁为T_RMSE₁的梯度，由步骤3计算得出；ε₁为允许的误差限；

步骤4.3：引入基于FMC与LAI和EWT的生态学规则，通过公式(6)动态更新FMC取值区间；

其中，g₁(LAI)为FMC关于LAI的线性拟合方程，RMSE_FMC-LAI为拟合方程的均方根误差；g₂(EWT)为FMC关于EWT的线性拟合方程，RMSE_FMC-EWT为拟合方程的均方根误差；

步骤4.4：利用既约梯度算法迭代求解弱敏感参数FMC和C_ab；当代价函数T_RMSE₁不满足公式(5)时，转入步骤4.2；当代价函数T_RMSE₂满足公式(11)时，停止第二阶段迭代，输出FMC和C_ab的迭代结果；

其中，所述代价函数T_RMSE₂以公式(4)为原型，且固定参数EWT、LAI和psoil，仅将FMC和C_ab作为自由变量；为T_RMSE₂的梯度，由步骤3计算得出；ε₂为允许的误差限。