卫星遥感数据反演土壤湿度方法研究

土壤水分是全球水循环中不可或缺的部分,探测土壤湿度对于生态规划、水文模型构建、农业生产、干旱监测等具有重要意义。传统土壤湿度监测方法主要包括重量法、电阻法、时域反射计法等,存在监测区域小人力成本高等缺点,而卫星遥感能大范围探测土壤湿度变化趋势且时空分辨率高,是目前土壤湿度监测的主要方法。本文首先归纳了卫星遥感监测土壤湿度的方法类别,对卫星遥感中光学遥感和微波遥感两大类土壤湿度反演技术进行了总结分析;其次分别概述了两类遥感技术的基本原理,并对其反演方法进行了全面总结,包括对优缺点、适用区域、反演精度的分析;最后讨论了每类方法在土壤湿度反演发展中面临的挑战,并对土壤湿度反演的未来方向进行了展望。

融合CYGNSS和SMAP卫星数据监测飓风强度

为提高海洋飓风强度的观测频次和测量准确度,对综合利用热带气旋全球导航卫星系统(CYGNSS)和土壤湿度主动[KG-*5]-[KG-*5]被动探测(SMAP)卫星数据监测飓风强度进行了研究.首先,介绍了卫星数据特征;然后,以佛罗伦萨飓风为例,提出了融合这两种卫星数据监测海洋飓风强度的方法,其中包括卫星数据预处理、基于像素级影像融合方法的高风速区域提取和飓风强度测量;最后,将融合两种卫星数据测得的10场飓风的强度与美国国家飓风中心(NHC)提供的飓风最大风速值进行对比分析,并采用平均绝对误差、均方根偏差和相关系数3个指标评价这两种风速测量结果之间的差异.结果表明:与仅利用SMAP卫星数据相比,本文方法能以更高的频次监测飓风强度,可获得更加完整的飓风高风速区域;与美国国家飓风中心提供的飓风最大风速值相比,本文方法监测飓风强度结果的平均绝对误差变动范围为3.9~10.2 m/s,均方根偏差变动范围为4.6~12.5 m/s,相关系数变动范围为0.5707~0.9152,验证了提出的海洋飓风强度监测方法的有效性.

利用星载GNSS-R相干信号探测南亚洪水

洪水监测不仅在防洪减灾中发挥着重要作用,而且对了解洪水的时空演变以及洪灾的预报、预警具有重大的实际意义。全球导航卫星系统反射(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)测量的出现为洪水监测提供了一种新的解决方案。首先介绍了一种基于旋风全球导航卫星系统(cyclone global navigation satellite system,CYGNSS)原始计数时延多普勒图(delay-Doppler map,DDM)的相干信号探测方法;然后利用星载GNSS-R信号对洪水的敏感性,分析了南亚洪水发生前后的空间范围和时间序列变化;最后与地表反射率监测洪水的方法进行比较分析。结果表明,在旱季,两种方法与土壤湿度主被动探测卫星(soil moisture active passive,SMAP)的监测范围基本相似;而在雨季,地表反射率的探测范围比SMAP卫星探测范围约大6.69%,功率比的探测范围比SMAP卫星约小3.6%。因此,所提方法比地表反射率更加准确,且该方法无需考虑地表特征等对非相干散射功率的影响,是一种简单有效的洪水探测方法。