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《电子科技大学》 2014年
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基于SAR图像的植被覆盖下土壤含水量反演方法研究

王东  
【摘要】:土壤含水量是地表水资源形成、转换和消耗过程中的重要参数,它在农作物估产及环境灾害监测中起着重要作用。因此对于准确、快速地得到大面积裸土和植被覆盖地表土壤含水量是国内外研究的一个重要课题之一。随着合成孔径雷达技术的不断发展,利用多频率、多极化、多角度、可变工作模式的SAR数据对大范围内土壤水分的监测已取得了很大的进步。但是目前只是在裸土地区取得了一些较好的结果,对于植被覆盖地表来说,特别是高大植被覆盖区,还没有较好的办法消除植被因素的存在。本文首先分析了裸土和植被覆盖地表微波散射模型,然后基于AIEM模拟后向散射随土壤水分和组合粗糙度的变化得到模拟数据集,通过分析这些数据,建立了利用同极化去除粗糙度参数影响的裸土含水量反演模型。再利用水云模型去除植被覆盖区植被层对总的后向散射的影响,得到只包含裸土散射信息的后向散射系数,再结合裸土含水量反演模型,从而建立了植被覆盖地区土壤含水量反演模型。SAR图像根据应用目的的不同,其处理方法则有所不同,而其处理结果对反演算法的精度有较大影响,所以本文研究了适合土壤含水量反演的SAR预处理流程及方法。在反演土壤含水量前,先对研究区地物进行了分类,得到了裸土区、植被覆盖区以及其他区域,然后根据裸土和植被区分别使用裸土和植被覆盖区反演算法提取土壤水分。文中将反演算法应用到处理过的内蒙古达里湖研究区Radarsat-2 SAR数据得到了土壤含水量分布图,然后利用反演值与实测值进行对比分析得到总体反演精度为73.41%,反演精度满足要求,证明反演算法可用于大面积地区提取裸土和低矮植被地区土壤含水量,且以同极化组合的方式去除粗糙度对散射系数影响的方法是可行的。本文还将反演算法应用到了一幅覆盖地形起伏较大的四川茂县山区的Radarsat-2 SAR数据反演土壤水分,反演结果的总体精度为69.32%。说明虽然通过DEM对地形引起的几何畸变和辐射畸变做了校正,但是地形对后向散射的影响还没完全消除,且此地区还存在一些较高的植被,反演算法中并没考虑它们与地表间的多次散射,因此它们的影响会使反演结果精度相对达里湖研究区有所降低,所以反演算法应用于这类地形时,可从这两个方面改进来提高反演精度。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:S152.7;S127

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