基于ASAR的冬小麦不同生育期土壤湿度反演

基于ASAR高级合成孔径雷达ASAR数据和地面调查数据,结合MIMICS模型分析方法,研究ASAR后向散射数据与土壤湿度及冬小麦结构参数之间的关系,构建冬小麦不同生育期土壤湿度反演模型。研究结果表明:冬小麦冠层散射影响ASAR信号探测土壤湿度的深度,冬小麦生长初期(起身期前)ASAR信号探测土壤湿度的最佳深度为0～20cm,拔节期后ASAR信号探测土壤湿度的最佳深度为0～5cm。冬小麦抽穗期前,ASARIS2VV模式后向散射系数与土壤湿度线性相关性较高,可以利用经验统计模型方法反演土壤湿度;冬小麦生长旺盛期(抽穗期),经验模型土壤湿度反演精度较差,多角度ASAR数据模型能够提高土壤湿度反演精度。利用该土壤湿度反演模型,起身期、拔节期和抽穗期土壤湿度反演的均方根误差分别为0.0125、0.0247和0.0298g/g。

冬小麦微波散射特性研究

建立在森林树木散射机理上的 MIMICS模型通过改变其模型结构 ,用来研究冬小麦的散射特性 ,并详尽地考虑小麦叶、茎和地表土壤三种散射因子。经与实测数据的比较 ,改变后的 MIMICS(Michigan microwave canopy scattering m odel)模型能够较好的预测同极化条件下冬小麦随入射角的后向散射变化而变化。通过模型结果可以看出 ,在冬小麦不同的散射机理成分中 ,冠层直接散射和地表散射在总散射中的贡献最大 ,当入射角变大时 (>30°) ,地表散射迅速降低。

冬小麦后向散射特性的测量分析与模拟研究

利用L、S、C、X等4波段陆基微波散射计对冬小麦后向散射系数进行了测量,并采集了生物量、叶面积指数和土壤含水量等相关参数。介绍了冬小麦后向散射系数测量方法及相关实验装置,对不同时间、不同种植方向、不同极化状态下获得的数据进行分析比较,重点讨论了生物量、高度以及生长周期对地物后向散射系数的影响。基于水云模型和IEM模型对冬小麦后向散射特性进行模拟,并反演了土壤含水量,反演结果与实测结果相符。

基于改进作物散射模型的陕西杨凌区麦田土壤水分反演研究

本文提出一种改进作物散射模型反演麦田土壤水分,该模型根据冬小麦等低矮植被的散射特性,在原模型的基础上保留植被层直接散射部分以及植被与地表相互耦合作用的信息,同时加入裸土地表的直接散射部分,并根据经验权重将两部分信息分离开,构建出适用于冬小麦等低矮植被的后向散射模型,并结合RADARSAT-2雷达数据以及陕西杨凌农田试验区的地面实测数据,计算得到改进模型的经验参数,进而对模型进行验证分析。研究结果表明:改进作物散射模型的模拟精度相对于未改进的作物散射模型有显著的提高,R^2在HH和VV极化下都达到80%以上。为了验证改进的作物散射模型算法及土壤水分反演的有效性,本研究将改进作物散射模型与TVDI光学指数模型、简化的MIMICS模型的土壤水分反演结果进行对比分析,改进的作物散射模型反演精度比TVDI和简化的MIMICS模型要好,R^2达到84.3%,均方根误差为0.028 cm^3/cm^3,简化的MIMICS模型反演结果比TVDI要好,但是精度不高,R^2为66.9%,均方根误差为0.043 cm^3/cm^3。改进的作物散射模型对地表植被比较敏感,可以有效地将冬小麦对雷达信号散射影响和裸土层散射贡献区分开,为植被覆盖下地表土壤水分的反演创造条件,给大面积大范围的地表土壤水分反演提供强有力的技术支撑。

基于Sentinel-1A数据的冬小麦种植面积提取

【目的】利用2018—2019年冬小麦生长季的雷达数据对河南省驻马店市上蔡县、正阳县、平舆县、汝南县的冬小麦种植面积进行提取,为雷达数据在冬小麦种植面积提取研究提供参考。【方法】文章在对冬小麦生长关键物候期多时相Sentinel-1A SAR (Synthetic Aperture Radar,合成孔径雷达)数据中VV极化和VH极化影像的后向散射系数进行分析的基础上,利用最大似然法开展了河南省驻马店市上蔡县、正阳县、平舆县、汝南县4个“产粮大县”的冬小麦种植面积提取研究,并通过统计年鉴数据对VV极化和VH极化的冬小麦提取结果进行了初步评价。利用2018年12月22日,2019年3月28日和2019年4月21日的SAR时间序列影像数据进行冬小麦分类提取。【结果】从整个研究区来看VV极化方式的提取结果为4 461.14 km^(2),VH极化的结果为4 277.22 km^(2),与统计数据相比,VV极化的误差为13.17%,VH极化的误差为8.51%,VV极化的提取误差要大于VH极化的提取误差。各个县的结果显示,VH极化的提取误差均小于VV极化的结果,误差最小的为利用VH极化提取的正阳县的结果,误差仅为1.85%,误差最大的为利用VV极化提取的平舆县的结果,误差为19.72%。【结论】基于冬小麦生长关键物候期多时相Sentinel-1A的后向散射系数,能够实现较高精度的冬小麦种植面积提取。