偏振光谱的土壤湿度遥感方法实验研究

偏振探测作为一种新型遥感技术,是对传统光谱遥感探测的有益补充,为目标遥感探测提供更丰富的信息。用地物偏振光谱仪实验测量,分析土壤湿度与偏振光谱的相关性,同时研究不同观测角下的土壤表面反射光偏振光谱特性。结果表明：在土壤湿度较高的情况下,偏振光谱与土壤湿度具有一定的相关性,尤其在500～700 nm波段,湿度与偏振度呈正比关系;低湿度的情况下,偏振光谱与土壤湿度相关性不明显;此外,不同观测角对偏振光谱也有影响,如入射角固定为50°,观测角在20°～60°区间测量时,偏振度随观测角增大而增大,且观测角愈大,偏振度随湿度的变化愈显著。     

土壤湿度变化引起的干涉SAR相干性损失分析(英文)

干涉SAR的相干性对于数据质量的衡量和与后向散射结合的目标信息提取,都具有重要的意义。然而相比其他的去相干源,土壤湿度变化引起的重轨干涉SAR的去相干尚未得到充分的研究。该文利用EnvisatASAR和暗室数据分析了由土壤湿度变化引起的重轨干涉SAR的相干性损失。C波段ASAR数据仅在裸土或草地区域具有较高的相干性,意味着这两种陆地覆盖类型比较适合作为土壤湿度变化对星载数据干涉相干性影响的研究对象。此外重访周期短的星载SAR即使对于农田区域具有重要的应用潜力。由于微波暗室的可控环境,特别是能够去除其他去相干源的影响,因而设计开展了暗室实验,并详细分析了土壤样本的观测数据。实验发现低频2-2.5 GHz具有较高的相干性,并且对土壤湿度初值的敏感度较低。这表示在利用干涉相干性信息提取土壤湿度变化时,至少是在相干性水平和对土壤湿度初值的敏感度方面,S波段优于C波段。      

基于风云气象卫星的土壤湿度数据降尺度方法研究

针对被动微波土壤湿度数据空间分辨率较低的问题,分别基于随机森林、多项式拟合及DISPATCH等统计学和物理模型,融合可见光、热红外和地表高程参量对风云三号B星(FY3B)微波土壤湿度数据进行降尺度,使其空间分辨率从25 km提高至1 km.同时,考虑FY3B、与相关输入数据源过境时间不匹配现象,设置升降轨共计四组对照实...     

基于GNSS-R信号的土壤湿度反演研究

采用GNSS反射信号反演土壤湿度,介绍了采用的土壤介电模型、信号反射模型、反演理论、软件接收机及数据处理等关键技术。在利用湖水反射实验对接收机进行校准的基础上,给出了该反演技术和手持湿度计进行比较的实测结果,指出该方法在湿度很小时存在一定的误差,而土壤湿润时一致性良好,表明利用GNSS-R信号反演土壤湿度具有良好的发展前景。     

基于MSP430单片机的节能灌溉控制系统的研究

目前国内农业灌溉用水利用系数低,而众多地区水资源匮乏,所以采用高效节水的灌溉方式势在必行。基于MSP430单片机的节能灌溉控制系统,通过测量土壤的湿度、空气温度和日照情况,及检测喷射范围内有无人员通过,合理调节喷水过程,从而降低水分蒸发。同时采用无线通信方式实时传输数据,可以构建智能化网络喷灌系统。实验结果表明,该系统具有一定实用价值。     

利用地表温度与LAI的新型土壤湿度监测方法

地表温度（T_s）是土壤湿度和植被生长状态等因素的综合反映,利用植被指数和T_s能够监测土壤湿度的时空分布特征。利用农田气候模型CUPID的T_s模拟结果,发展了利用温度与叶面积指数（LAI）的新型土壤水分反演方法（advanced temperature vegetation dryness index, ATVDI）。前人研究表明归一化植被指数（NDVI）容易达到饱和状态,因此利用LAI代替NDVI开展土壤水分反演。利用CUPID模型模拟结果构建LAI-T_s散点图,分析T_s随LAI与土壤湿度的变化特征,利用对数关系式改进了温度植被干旱指数（TVDI）中相同土壤湿度时T_s与植被指数之间的线性关系,建立了ATVDI方法。在实际应用中,首先利用LAI与T_s的散点图确定对数曲线的上边界与下边界,然后采用查找表的方法将每个像元对应的T_s变换为研究区最小叶面积指数对应的T_s。以陕西省关中作为研究区,利用MODIS的LAI和T_s产品（MOD11A2和MOD15A2）以及野外观测土壤湿度数据对ATVDI模型进行验证,结果表明该方法具有较高的监测精度,R2达到0.62。此外,ATVDI的计算结果具有一定的物理意义,使得不同时期的监测结果具有一致性,因而可更好地满足不同空间尺度土壤湿度的动态监测。     

青藏高原地区土壤湿度的模拟及订正

本文利用RegCM3中的BATS陆面模型对青藏高原地区的土壤湿度进行了模拟.结果表明: 模式对土壤湿度年循环的模拟与观测较一致,但不同下垫面的土壤湿度模拟结果不同;对植被稀疏地区的土壤湿度模拟夏季偏大冬季较一致,对植被较好地区的土壤湿度模拟冬季偏大夏季较一致;土壤湿度模拟偏差较大的时期对应着降水和温度模拟偏差大的时期.利用后验订正对土壤湿度的订正表明,订正后土壤湿度与观测值的变化比较一致,尤其是对模拟偏差较大时段的订正效果比较明显;订正后的温度和降水基本消除了系统性的偏差.本文认为,订正后的土壤湿度和温度可以为青藏高原地区提供较准确的资料,并在青藏高原多年冻土分布的计算中得到了应用.     

不同湿度的低植被覆盖土壤表面偏振特性研究

相对于传统的光谱探测,偏振探测能够提供更多的目标信息,比如,利用偏振探测手段解译材料表面的折射率、粗糙度等特性;也可用来反演土壤的湿度等。应用土壤表面反射光的偏振特性来反演土壤湿度,为定量反演土壤湿度提供一种新的方法,在农业、水文、气象和生态等领域中都有十分重要的意义。针对遥感中的一类混合像元难题,即低植被覆盖情况的土壤样品,通过实验测量,研究了样品表面偏振特性,进一步研究了样品表面偏振特性与土壤湿度的关系。结果表明,低植被覆盖土壤表面的偏振特性主要受裸土区域的影响,并与土壤湿度之间存在一种相关关系,例如,在本次实验中,当偏振度较小的光源以40°入射,且观测角处于20°～60°时,三种湿度土壤样品表面的偏振度与土壤湿度呈正比关系。进一步定量化这种相关关系将为反演低植被覆盖土壤湿度提供了一种新的途径。     

土壤湿度和植被对气候的影响——Ⅰ.短期气候异常持续性的理论分析

本文通过一个地、气系统能量和水分平衡方程模式,对土壤湿度和植被影响短期气候异常持续性的基本特征和物理过程进行了理论分析。结果表明,与土壤热力状况的影响相比,土壤水状况在短期气候变化中起着更重要的作用。气候异常的持续性与地、气之间水分及能量交换的能力有关;土壤湿度或植被覆盖度越大,则地、气水分和热量交换的速度越快,从而地、气系统扰动衰减的速度也越快。在较干的气候环境中,地、气系统自身调节能力较弱,因而扰动容易维持。     

微扰法结合最小二乘支持向量机反演土壤湿度

将最小二乘支持向量回归技术应用到土壤湿度反演研究.利用微扰法数值模拟不同雷达参数下裸露土壤微波后向散射特性.经过数据敏感性分析,选取雷达频率为L波段(1.4 GHz),双入射角(40°、50°),并设计多种反演方案,分别以单极化、双极化及同极化后向散射系数比值作为微波信号样本信息,经过适当的训练,利用最小二乘支持向量回归技术对土壤含水量进行了反演研究.结果表明:当采用多入射角、同极化后向散射系数比值作为微波信号样本信息时,反演结果具有较高的精度.同时,经过与人工神经网络结果比较,证明了该方法的有效性及抗噪声能力,为土壤湿度的实时反演研究提供了一种新方法.