[发明专利]土壤水分降尺度方法、装置、电子设备及存储介质

说明书

本发明公开了土壤水分降尺度方法、装置、电子设备及存储介质，该方法有效利用了第一类地表温度数据、第一类地表反射率数据以及第一类高程数据在空间分辨率上的优势以及目标土壤水分指标与土壤水分之间的非线性关系，采用基于决策树模型构建的土壤水分降尺度模型，将其应用于高分辨率的输入数据，可以有效捕捉目标土壤水分指标的空间异质性以及土壤水分随时间的动态变化，并且得到的第一类土壤水分数据与原始的第二类土壤水分数据具有高度的空间对应关系，提供比第二空间分辨率更详细的土壤水分信息。

技术领域

本发明是关于遥感技术领域，特别是关于一种土壤水分降尺度方法、装置、 电子设备及存储介质。

背景技术

地表土壤水分是水文和气候模型的重要边界调节，在陆地水循环和陆地- 大气能量相互作用中发挥着关键作用。因此，获取准确的土壤水分时空分布与 变化信息对于干旱监测、农业管理、水资源评价、径流预测、作物生长分析和 产量估算等农业相关研究具有重要意义。

传统的土壤水分监测方法主要有干燥称量法、中子计法、时域反射计和频 域反射计。然而，所有的地面方法和技术都只能提供基于点的测量，不能反映 大面积土壤水分的异质性。同时，它们也存在时空分辨率低、成本高、效率低 等缺点。基于遥感的土壤水分反演方法中，基于可见光至近红外波段数据的反 演方法，得到的土壤水分信息拥有较高空间分辨率，其采用热惯量法时适合裸 土和低植被覆盖区域，难以运用于大范围、植被茂密的农田区域；而其采用指 数或特征空间法在特定研究区域反演时，虽然得到的土壤水分信息精度较高， 但存在部分参数计算复杂，泛化性较差等问题。

为此，研究人员提出利用多元统计方法建立中分辨率成像光谱仪 (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer，MODIS)的地表温度、归一 化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index，NDVI)和土壤湿度与海 水盐度(SoilMoisture and Ocean Salinity，SMOS)之间的回归关系，以达到降 尺度的目的。此后，许多研究人员开始使用光学、热红外、有源微波等不同数 据源或添加各种辅助参数来提高模型的规模和效率，然后提出用各种指标来 表示不同的辅助参数或不同的场景，比如温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index，TVDI)、温度-植被-降水指数(Temperature Vegetation Precipitation Dryness Index，TVPDI)以及植被健康指数(Vegetation Health Index， VHI)等等。然而，这些方法都是建立在各指标与土壤水分之间的线性关系的 情况下，无法很好的描述土壤水分与各指标之间复杂的非线性关系。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解， 而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员 所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土壤水分降尺度方法、装置、电子设备及存储 介质，其能够解决土壤水分数据无法适应于精细化研究的问题以及减少植被 对的反演过程影响，实现土壤水分数据的空间尺度转换以及不同波段组合的 土壤水分精细化制图和干旱监测，为土壤水分的长期监测以及获取农业墒情 数据提供可能。

为实现上述目的，本发明提供了一种土壤水分降尺度方法，包括：

获取目标区域的第一空间分辨率的第一类地表温度数据、第一类地表反 射率数据以及第一类高程数据；

基于所述第一类地表反射率数据，计算所述目标区域的目标土壤水分指 标的第一类指标数据，并将所述第一类地表温度数据、所述第一类指标数据以 及所述第一类高程数据输入至土壤水分降尺度模型，得到所述土壤水分降尺 度模型输出的第一空间分辨率的第一类土壤水分数据；