[发明专利]一种逐日公里级空间全覆盖的土壤水分估算方法

说明书

本发明公开了一种逐日公里级空间全覆盖的土壤水分估算方法，包括以下步骤：采集目标区域的MODIS数据，获取MODIS数据的NDVI数据和LST数据；基于NDVI数据和LST数据，通过采集CCI数据的CCI土壤水分有效像元，获取目标区域的第一土壤水分数据，并构建土壤水分训练模型；采集CCI数据的土壤水分无效像元数据，并将CCI土壤水分无效像元作为土壤水分训练模型的输入数据，获取目标区域的第二土壤水分数据；基于第一土壤水分数据和第二土壤水分数据，获取逐日公里级空间全覆盖的土壤水分数据；本发明通过开展逐日公里级空间全覆盖的土壤水分获取方法研究，为区域地球系统科学研究提供了实用的土壤水分数据。

技术领域

本发明涉及微波与光学遥感技术领域，特别是涉及一种基于微波与光学数据的逐日公里级空间全覆盖的土壤水分估算。

背景技术

作为地球系统的关键组成部分之一，土壤水分在水文、气象和气候系统中起着至关重要的作用。土壤水分是决定降水入渗与形成地表径流的决定性因子，同时也能够影响地表净辐射向显热和潜热分配的比例。因此，准确获取区域乃至全球土壤水分时空分布，对区域农业干旱监测、水资源管理以及气象预报等领域具有重要意义。

现有区域土壤水分时空分布主要通过微波或者光学遥感获取，其中，当前大多数常用的微波土壤水分产品的空间分辨率较低，一般为几十公里级，且受算法本身限制、无线电干扰等因素影响，微波土壤水分产品在空间上并不连续，致使其在区域尺度的实际应用受到一定的限制。光学遥感虽然具有较高的空间分辨率，但它易受云的影响，难以获取空间全覆盖的土壤水分。因此，迫切需要融合微波与光学遥感各自优势，开展逐日公里级空间全覆盖的土壤水分获取方法研究，为区域地球系统科学研究提供实用的土壤水分数据。

发明内容

针对现有问题，本发明的目的是以现有广泛应用的欧空局微波土壤水分产品(CCI)与光学遥感数据(MODIS)为数据源，提出一种获取逐日公里级空间全覆盖土壤水分的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种逐日公里级空间全覆盖的土壤水分估算方法，包括以下步骤：

采集目标区域的MODIS数据，获取MODIS数据的NDVI数据和LST数据；

基于NDVI数据和LST数据，通过采集CCI数据的CCI土壤水分有效像元，获取目标区域的第一土壤水分数据，并构建土壤水分训练模型；

采集CCI数据的土壤水分无效像元数据，并将CCI土壤水分无效像元作为土壤水分训练模型的输入数据，获取目标区域的第二土壤水分数据；

基于第一土壤水分数据和第二土壤水分数据，获取逐日公里级空间全覆盖的土壤水分数据。

优选地，在获取NDVI数据的过程中，采集MODIS数据的初始NDVI数据，并基于生长季内植被生长随时间呈余弦变化的客观规律，对初始NDVI数据进行时空插值，获得NDVI数据，其中，NDVI数据的空间分辨率为1km。

优选地，在获取LST数据的过程中，采集MODIS数据的初始LST数据，基于空间分辨率，对初始LST数据进行重采样，获取LST数据，其中，LST数据的分辨率为1km，初始LST数据的分辨率为5km。

优选地，CCI数据的空间分辨率25km；

CCI土壤水分有效像元用于表示CCI数据拥有有效的土壤水分观测值；

CCI土壤水分无效像元用于表示CCI数据没有有效的土壤水分观测值。

优选地，在获取第一土壤水分数据的过程中，获取第一土壤水分数据的步骤包括:

根据NDVI数据，获取基于空间分辨率的植被覆盖度；

基于植被覆盖度和LST数据的空间分布，根据目视解译的方法，获取目标地区的裸土温度数据，并计算土壤蒸发效率；