专利名称：基于ASAR和Hyperion数据反演植被覆盖下土壤水分的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及遥感测量土壤含水量技术领域,特别涉及一种基于ASAR和Hyperion数据的植被覆盖下土壤水分协同反演方法及系统。
背景技术：
土壤水分是大气降水、植物体内水、地表水和地下水相互转化的纽带，是水文、农业、气候、生态等领域研究的一个关键性参数因子。因此，实现准确、快速的获取大区域地表土壤水分的监测具有重要意义。相对于传统测量土壤水分的监测手段，遥感技术能够提供地表的多源多维多时相信息，具有大面积、宏观、实时和动态等优势，为土壤含水量测量开辟了新的途径。遥感反演土壤水分的方法很多。光学遥感方面主要有植被指数法、植被-温度指数法、蒸散模型等。这些模型方法是通过地物反射辐射特征变化来模拟地表覆盖类型、地表温度、地表蒸散发与土壤含水量之间的关系来获取土壤水分，是一种间接的经验或者半经验模式，但光学遥感获取影像受到天气条件的限制，大大的降低了其准确性和可靠性。微波遥感方面主要是基尔霍夫模型，MIMICS模型，水云模型等微波散射模型，其基本原理是通过土壤介电常数建立地表后向散射系数与土壤水分之间的联系，物理意义明确，但常受到地表粗糙度，植被的干扰。可见，光学遥感和微波遥感模型土壤水分反演机理完全不同，两者各有优势与不足，单纯依靠一种数据源进行土壤水分的反演限制了这些模型在实际应用中的可操作性。光学遥感中高光谱遥感是前沿，采用图谱合一的技术在获取地表空间图像的同时，得到每个地物连续丰富的光谱信息，Hyperion是第一个星载民用成像光谱仪，具有很高的光谱分辨率和空间分辨率，其连续的反射率光谱曲线可以表达地物细微的变化。微波遥感中主动微波遥感相较于被动微波遥感具有高空间分辨率的优点，ASAR是Envisat-1上搭载的最大设别，具有多极化、可变观测角度和宽幅成像的特征，在土壤水分检测中展现了巨大的潜力。
发明内容
(一 )所要解决的技术问题本发明提供一种基于ASAR和Hyperion数据反演植被覆盖下土壤含水量的方法及系统，解决了只依靠一种遥感数据源进行土壤水分的反演导致测量准确性、可靠性低，易受干扰的问题。( 二)技术方案本发明提供了一种基于ASAR和Hyperion数据反演植被覆盖下土壤含水量的方法，该方法包括:S1、获取实验区的Hyperion高光谱图像数据，并提取实验区中的植被区域；S2、构建基于比值指数及经验系数的植被含水量模型:
权利要求
1.一种基于ASAR和Hyperion数据反演植被覆盖下土壤水分的方法，其特征在于，该方法包括: 51、获取实验区的Hyperion高光谱图像数据，提取实验区中的植被区域； 52、构建基于比值指数及经验系数的植被含水量模型:
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤SI包括:利用Hyperion高光谱图像数据的第32、33、48、49波段构建归一化植被指数，实验区中归一化植被指数大于0.2的区域，判断为植被区域。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括:利用Hyperion高光谱图像数据的第48、49、130、131波段来构建植被水分比值指数，引入经验系数％和Idci构建植被含水量模型。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4包括:利用高光谱数据的四个角点坐标匹配出所需的ASAR雷达数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地表为农田地表。
6.基于ASAR和Hyperion数据反演植被覆盖下土壤水分的系统，其特征在于，该系统包括: 植被区域提取模块，用于利用高光谱图像数据提取实验区中的植被区域； 植被含水量模型构建模块，用于构建植被含水量模型；所述植被含水量模型构建模块还包括回归计算模块，用于从数据库中提取相应数据，通过回归计算获得经验系数％和Idci的值； 雷达数据匹配模块，用于匹配高光谱图像数据所需的微波雷达数据； 土壤含水量计算模块，用于基于ASAR雷达数据和半经验的水云模型反演计算植被覆盖下土壤含水量； 数据库模块，用于存储遥感测得的数据，并提供数据给相应模块。
7.如权利要求6所述系统，其特征在于，所述数据模块包括: 先验知识库，用于存储区域实测的植被含水量以及含有近红外和短波红外的遥感数据； 高光谱数据库，用于存储Hyperion高光谱图像数据； 雷达数据库，用于存储 ASAR雷达数据。
全文摘要
本发明提供基于ASAR和Hyperion数据反演植被覆盖下土壤水分的方法及系统，具体包括获取实验区的Hyperion高光谱图像数据，提取实验区中的植被区域；构建基于比值指数及经验系数的植被含水量模型；结合地面实测的植被含水量及Hyperion数据计算的植被比值指数，进行回归计算，获得所述经验系数值；匹配高光谱数据所需的ASAR雷达数据；将匹配后的高光谱数据、ASAR雷达数据和所述植被含水量模型、经验系数值输入水云模型，反演计算获得植被覆盖下土壤含水量。本发明的方法及系统既有明确的物理基础，又具有输入参数少、简单、灵活、易于操作等优点，使植被覆盖下土壤含水量测量更为准确。
文档编号G01N21/35GK103196862SQ20131005896
公开日2013年7月10日 申请日期2013年2月25日 优先权日2013年2月25日
发明者姚云军, 程洁, 刘素红, 张晓通, 张楠楠 申请人:北京师范大学