用模型和车载微波辐射仪研究多频率多角度下玉米的散射和衰减特性

在使用被动微波技术反演土壤水分的过程中,为去除植被的影响,通常采用适用于低频的τ-ω模型。为准确评估较高频率下植被的散射和衰减特性,以玉米为例,采用基于光线跟踪原理的双矩阵(Matrix-Doubling)微波辐射模型,研究不同高度的作物在C(6.925GHz)、X(10.65GHz)和Ku(18.7GHz)波段下的单散射反照率和传输率。模型模拟的亮度温度跟车载微波辐射仪的野外实测数据接近。为验证模拟的玉米自身微波辐射,在玉米地上铺设了一层铝箔屏蔽地表的辐射。通过给验证后的模型输入不同的参数,建立一个亮度温度数据库,以模拟自然状态下不同高度玉米的亮度温度。然后把模型模拟的结果,跟相同环境下τ-ω模型得到的结果按最小二乘法进行匹配,从而获得不同高度的玉米在C、X和Ku波段上等效的单散射反照率和传输率。

被动微波遥感土壤水分反演研究综述

由于微波具有全天候、穿透性以及不受云的影响等特征,使其在遥感研究全球变化中具有越来越大的优势。在微波传感器技术发展的过程中,人们通过研究发现被动微波遥感是反演土壤水分的各种技术中最有效的方法之一,而植被覆盖地区的土壤水分反演是反演算法中的难点。简略地介绍针对裸地的Q/P模型和针对植被的τ-ω模型,以及主要土壤水分反演算法。

林下枯枝落叶层双频段微波辐射衰减特性研究与分析

林下枯枝落叶层会衰减来自土壤的微波辐射信号,降低微波辐射亮温对地表参数变化的敏感性,从而影响林下地表参数的反演精度。为了定量研究枯枝落叶层的衰减特性,基于τ-ω模型,通过严格的理论推导证明了利用不同厚度下的枯枝落叶层亮温计算衰减系数的可行性,并基于该理论方法设计可控实验,获取了双频段(18.7GHz和36.5GHz)上不同厚度、不同重量含水量的枯枝落叶层亮温值,然后定量分析了枯枝落叶层的衰减系数随重量含水量的变化过程,同时根据计算的消光系数,分析了不同厚度、不同重量含水量下的枯枝落叶层透过率。结果表明:较干燥的枯枝落叶层的衰减系数较小,透过率较高,但是随着含水量增大,衰减系数会出现急剧的增加,从而造成透过率骤减;高频波段的衰减系数变化更加迅速,由枯枝落叶层引起的衰减作用更加明显;单次散射反照率ω随重量含水量的变化趋势为先升高后降低。该研究有利于理解森林系统中微波辐射传输过程,纠正森林区微波辐射亮温,提高森林下地表参数遥感反演精度。