北斗信號GNSS-R 土壤濕度反演研究進(jìn)展①

楊昌智 毛克彪 孫一丹 王一帆 王 平 郭中華

(?寧夏大學(xué)物理與電子電氣工程學(xué)院 銀川 750021)

(??中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所 北京 100081)

(???中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院遙感科學(xué)國家重點(diǎn)實驗室 北京 100101)

0 引言

土壤水分是水循環(huán)中一個必不可少的環(huán)節(jié),也是農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測的重要參數(shù)[1]。準(zhǔn)確獲取土壤水分含量信息、衡量水資源系統(tǒng)影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的能力對于農(nóng)業(yè)水資源管理至關(guān)重要[2]。傳統(tǒng)的土壤濕度監(jiān)測方法包括烘干稱重法和傳感器監(jiān)測法等,但這些方法都存在一定局限和不足。引入導(dǎo)航信號進(jìn)行土壤濕度反演在很大程度上克服了傳統(tǒng)土壤濕度測量方法單次測量有效區(qū)域小且不具代表性的缺點(diǎn),可以滿足全天候自主監(jiān)測的需求。

在機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還未興盛之前,全球?qū)Ш较到y(tǒng)反射(global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R)土壤濕度監(jiān)測方法主要通過物理模型推算和統(tǒng)計方法擬合2 個途徑實現(xiàn)。2002年,科羅拉多大學(xué)等在美國國家航空航天總局的帶領(lǐng)下開展了系列土壤濕度反演實驗,并通過實驗數(shù)據(jù)驗證了監(jiān)測結(jié)果的正確性[3]。西班牙Starlab 研究所設(shè)計了基于L 波段GNSS 信號觀測值的土壤水分探測裝置,通過分析發(fā)生干涉作用之后的GNSS信號來獲得土壤水分的相關(guān)信息[4]。文獻(xiàn)[5]利用高級積分方程模型(advanced integrated equation model,AIEM)對土壤濕度監(jiān)測方法進(jìn)行了推導(dǎo)并根據(jù)已有的實驗數(shù)據(jù)驗證了GNSS-R 土壤濕度監(jiān)測模型的準(zhǔn)確性。為了進(jìn)一步消除非目標(biāo)參數(shù)的影響,文獻(xiàn)[6]在有效考慮裸土粗糙度和植被光學(xué)深度的情況下對土壤濕度反演進(jìn)行建模。……