利用GNSS信号地表穿透特性反演土壤湿度的思考

利用全球导航卫星系统干涉信号(GNSS-interferometric reflectometry,GNSS-IR)进行土壤地表湿度反演具有无需信号源、探测区域宽广等特点,受到了国内外研究机构的广泛关注.为解决传统GNSS穿透模型结构复杂的问题,根据几何构型给出了GNSS-IR计算天线相位中心与地表实际反射面垂直距离的方法,通过仿真不同土壤湿度下的高度测量偏差,建立了与GNSS信号理论穿透土壤深度的线性关系,以及与土壤湿度的反比例关系.考虑到卫星高度角的变化对高度反演的影响,采用修正的测高模型,并利用Lomb-Scargle谱分析的方法计算了高度测量偏差.为减少地表植被对反演天线相位中心距离地表实际反射面垂直距离的影响,利用归一化植被指数对高度测量偏差进行了修正,同时建立了GNSS信号高度测量偏差与土壤湿度的一阶反比例模型,最后对该模型进行了验证.结果表明,对于长时间大尺度变化土壤湿度的场景,利用GNSS信号地表穿透特性进行土壤湿度反演有着很好的效果.