本文關鍵詞：基于RADARSAT-2的風沙灘地區(qū)地表土壤水分遙感反演，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：干旱半干旱地區(qū)氣候干旱，常年降水稀少，，且蒸散強烈，土地貧瘠，水是最為敏感和活躍的因素。土壤水雖然只占全球水資源的很少一部分（0.005％），但它能對地球表層與大氣圈之間的水熱交換產生直接影響，對氣候變化產生重要影響，在地-氣界面間物質、能量交換以及大氣圈、水圈和生物圈三者之間的相互作用都起著非常重要的作用。 土壤水分的動態(tài)變化研究一直是國內外研究的重要課題之一，而傳統(tǒng)的測量土壤水分的方法大多是基于點的測量，在進行實地測量時需要建立密度很高的觀測點網(wǎng)絡，在野外的實際操作和后續(xù)的數(shù)據(jù)處理過程都相當繁瑣復雜，給農業(yè)生產以及生態(tài)環(huán)境預警帶來了諸多不便。隨著遙感技術的發(fā)展，利用遙感技術監(jiān)測土壤水分已經表現(xiàn)出很多優(yōu)勢，其主要優(yōu)勢在于其監(jiān)測范圍廣、效率高、成本低，還能夠進行長期、動態(tài)的監(jiān)測，因而受到研究者廣泛的關注和重視。光學遙感和紅外遙感獲取土壤水分都存在一定的限制，微波遙感具有全天時、全天候的觀測優(yōu)點，并且對地表有一定的穿透能力，能彌補光學和紅外遙感方式在土壤水分監(jiān)測中的不足，為大區(qū)域、大范圍土壤水分監(jiān)測提供了新的方法和渠道，在土壤水分的研究中得到了很高的重視。地表土壤水分與星載合成孔徑雷達（SAR）的雷達后向散射系數(shù)有直接的相關性，為土壤水分的反演研究提供了可能性。 諸多研究表明，C波段估計0~5cm層的裸露地表土壤水分可達到較好的精度，目前在軌運行的Radarsat-2SAR提供的多極化、多角度的C波段SAR數(shù)據(jù)對于地表土壤水分監(jiān)測具有很大的潛力。本文的主要目的就是采用C波段SAR數(shù)據(jù)反演風沙灘地區(qū)地表土壤水分，主要研究成果如下： （1）對常用的裸露地表和植被覆蓋地表微波散射模型進行適用性分析，結合研究區(qū)的NDVI情況，選擇裸露地表微波散射模型模擬研究區(qū)地表微波散射特性，選擇能夠較好刻畫地表微波散射特征的AIEM模型模擬同極化的后向散射數(shù)據(jù)，交叉極化后向散射特征則由OH模型的交叉極化比和AIEM模擬的同極化后向散射數(shù)據(jù)共同描述。 （2）對研究區(qū)的RADARSAT-2數(shù)據(jù)和實測數(shù)據(jù)進行收集處理，得到研究區(qū)雷達后向散射系數(shù)影像和采樣點土壤水分數(shù)據(jù)，確定研究區(qū)土壤水分的變化范圍，為研究區(qū)地表微波散射特征模擬提供依據(jù)。 （3）利用AIEM模型模擬C波段雷達微波的地表后向散射特征，分析了不同極化下雷達入射角、土壤含水量、均方根高度以及相關長度等參數(shù)對雷達后向散射特征的影響，揭示了雷達后向散射系數(shù)隨著這些參數(shù)變化而變化的規(guī)律。 （4）建立研究區(qū)地表微波散射特征數(shù)據(jù)庫，分析了后向散射系數(shù)與土壤含水量、組合粗糙度之間的關系，通過非線性回歸的方法建立后向散射系數(shù)、土壤水分與組合粗糙度之間的函數(shù)關系表達式，利用HV和HH極化相同角度的后向散射系數(shù)比來反演組合粗糙度，以此建立了利用雷達后向散射系數(shù)反演地表土壤水分的數(shù)學模型。 （5）利用RADARSAT-2后向散射系數(shù)，對建立的土壤水分反演模型在研究區(qū)進行應用與驗證，結果表明本研究建立的土壤水分反演模型得到的反演值與實際測量值之間在風沙灘地區(qū)較平坦、低植被覆蓋地表有很好的相關性，相關系數(shù)R2達到0.8309，絕對誤差為1.29%，相對誤差為14.8%，均方根誤差RMSE為3.44。表明RADARSAT-2的C波段SAR數(shù)據(jù)，可以用來風沙灘地區(qū)的土壤水分。
【關鍵詞】：土壤水分反演 主動微波遙感 Radarsat-2 AIEM 風沙灘
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：S152.7;P237
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 選題背景與研究意義11-13
• 1.1.1 選題背景11-12
• 1.1.2 研究意義12-13
• 1.2 土壤水分微波遙感國內外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 被動微波遙感監(jiān)測土壤水分進展13-14
• 1.2.2 主動微波遙感監(jiān)測土壤水分進展14-16
• 1.3 本文研究內容與技術路線16-20
• 1.3.1 主要研究內容16-18
• 1.3.2 技術路線18-20
• 1.4 論文結構20-21
• 第二章 土壤水分微波遙感反演基礎21-30
• 2.1 微波遙感機理21-24
• 2.1.1 雷達方程和后向散射系數(shù)21-23
• 2.1.2 雷達系統(tǒng)參數(shù)23-24
• 2.2 土壤介電特性24-27
• 2.2.1 土壤水分25-26
• 2.2.2 土壤介電常數(shù)26-27
• 2.3 粗糙度參數(shù)27-30
• 2.3.1 均方根高度27-28
• 2.3.2 表面相關長度28
• 2.3.3 表面自相關函數(shù)28-29
• 2.3.4 地表粗糙度測量29-30
• 第三章 土壤水分微波遙感反演模型30-41
• 3.1 經驗模型30-31
• 3.1.1 Oh 模型30-31
• 3.1.2 Dubois 模型31
• 3.2 理論模型31-37
• 3.2.1 基爾霍夫模型（Kirchhoff）32-33
• 3.2.2 小擾動模型（SPM）33-34
• 3.2.3 積分方程模型(IEM)34-35
• 3.2.4 高級積分方程模型（AIEM）35-36
• 3.2.5 MIMICS 模型36-37
• 3.3 半經驗模型37-39
• 3.3.1 Shi 模型37-38
• 3.3.2 水云模型(Water-Cloud model)38-39
• 3.4 研究區(qū)微波散射模型的選擇39-41
• 第四章 研究區(qū)土壤水分反演模型的建立與驗證41-64
• 4.1 研究區(qū)概況41-42
• 4.2 數(shù)據(jù)收集與處理42-46
• 4.2.1 雷達數(shù)據(jù)42-44
• 4.2.2 實測數(shù)據(jù)44-46
• 4.3 AIEM 模擬裸露地表后向散射特征46-53
• 4.3.1 后向散射系數(shù)對雷達入射角的響應特征46-49
• 4.3.2 后向散射系數(shù)對土壤含水量的響應特征49-50
• 4.3.3 后向散射系數(shù)對地表粗糙度的響應特征50-53
• 4.4 地表參數(shù)與后向散射系數(shù)的關系模型53-58
• 4.4.1 后向散射系數(shù)與土壤水分的關系模型53-55
• 4.4.2 后向散射系數(shù)與地表粗糙度的關系模型55-58
• 4.5 研究區(qū)土壤水分反演與驗證58-64
• 4.5.1 后向散射模型58-60
• 4.5.2 土壤水分反演60-62
• 4.5.3 研究區(qū)地表土壤水分反演62-64
• 第五章 結論與展望64-66
• 5.1 主要結論64
• 5.2 創(chuàng)新點64
• 5.3 不足與展望64-66
• 參考文獻66-72
• 攻讀學位期間取得的研究成果72-73
• 致謝73

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃芳;徐紅松;齊青青;;土壤水分測試技術研究進展[J];安徽農學通報;2007年11期

2 鮑艷松;劉良云;王紀華;;綜合利用光學、微波遙感數(shù)據(jù)反演土壤濕度研究[J];北京師范大學學報(自然科學版);2007年03期

3 袁葦,李宗謙,劉寧;不同微波遙感模態(tài)和不同數(shù)據(jù)組合的等濕度區(qū)域分布與土壤濕度的反演[J];中國工程科學;2004年06期

4 劉偉;施建成;余琴;;基于機載極化雷達技術的農作物覆蓋區(qū)土壤水分估算[J];干旱區(qū)地理;2005年06期

5 劉萬俠;劉旭攏;王娟;曾文華;;華南農作物覆蓋區(qū)土壤水分ENVISAT-ASAR與MODIS數(shù)據(jù)聯(lián)合反演算法研究[J];干旱地區(qū)農業(yè)研究;2008年03期

6 芮本善;航天合成孔徑雷達技術應用研究及其進展[J];國外鈾金地質;1999年01期

7 李宗謙,馮孔豫;從雷達后向散射系數(shù)反演土壤濕度與復介電常數(shù)[J];中國科學E輯:技術科學;1997年03期

8 吳濤;張榮標;馮友兵;;土壤水分含量測定方法研究[J];農機化研究;2007年12期

9 Wang Dan;Huang Pingping;Huang Mo;Liu Aijun;;SIMPLE ALGORITHM FOR SOIL MOISTURE RETRIEVAL WITH CO-POLARIZED SAR DATA[J];Journal of Electronics(China);2013年03期

10 謝亞楠;雷達方程在星載合成孔徑雷達中的應用研究[J];上海航天;2000年06期

  本文關鍵詞：基于RADARSAT-2的風沙灘地區(qū)地表土壤水分遙感反演，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：275778