[发明专利]一种时空信息融合的微波遥感土壤水分产品降尺度方法

说明书

本发明涉及微波遥感领域，公开了一种时空信息融合的微波遥感土壤水分产品降尺度方法，包括构建土壤水分与关联地表参数之间的关系表达模型；利用时序相近的关联参数对低空间分辨率土壤水分遥感产品进行降尺度，利用空间相邻的关联参数对低空间分辨率土壤水分遥感产品进行降尺度，利用误差加权方法对时序辅助信息的高空间分辨率土壤水分降尺度结果和空间辅助信息的高空间分辨率土壤水分降尺度结果进行融合，获得高空间分辨率土壤水分产品降尺度融合结果。本发明全面考虑了与土壤水分关联的地表参数，利用时序相近和空间相邻辅助信息对被动微波遥感低空间分辨率的土壤水分产品进行降尺度，提高了土壤水分降尺度结果的科学性、处理精度和时空连续性。

技术领域

本发明涉及微波遥感技术领域，具体地涉及时空信息融合的微波遥感土壤水分产品降尺度方法。

背景技术

被动微波遥感土壤水分产品像元的空间分辨率一般在10公里至25公里左右。如此低空间分辨率的土壤水分产品无法满足小尺度科学研究和业务应用的需求，从而制约了被动微波遥感土壤水分产品在农业、水利等行业的应用。因此，如何提高被动微波遥感土壤水分产品的空间分辨率成为被动微波遥感土壤水分反演领域的关键和热点问题之一。

传统的土壤水分降尺度方法主要采用插值或引入辅助数据进行空间加权分配，将低空间分辨率的数值按照一定的规则分配到低空间分辨率像元所包含的高空间分辨率像元中。在上述方法中，空间插值的方法没有考虑土壤水分的影响因素，单纯依赖空间距离进行加权，可能会导致土壤水分的空间分配与实际不符的情况；其他引入辅助数据的方法多以植被或土壤温度等信息为主，利用现有的卫星遥感植被产品和温度产品开展降尺度工作，但是没有考虑地形、土壤质地等因素对土壤水分空间分配的影响，在局部区域会产生较大误差，因此辅助因子的全面性仍有待提高。

发明内容

本发明提供一种时空信息融合的微波遥感土壤水分产品降尺度方法，从而解决现有技术的上述问题。

本发明提供了一种时空信息融合的微波遥感土壤水分产品降尺度方法，包括以下步骤：

S1)构建土壤水分与关联地表参数之间的关系表达模型；

S2)根据土壤水分与关联地表参数之间的关系表达模型、并利用时序相近的关联参数对低空间分辨率土壤水分遥感产品进行降尺度，得到时间相近差值以及时序辅助信息的高空间分辨率土壤水分降尺度结果；

S3)根据土壤水分与关联地表参数之间的关系表达模型、并利用空间相邻的关联参数对低空间分辨率土壤水分遥感产品进行降尺度，得到空间相邻差值以及空间辅助信息的高空间分辨率土壤水分降尺度结果；

S4)根据时间相近差值和空间相邻差值、并利用误差加权方法对时序辅助信息的高空间分辨率土壤水分降尺度结果和空间辅助信息的高空间分辨率土壤水分降尺度结果进行融合，获得高空间分辨率土壤水分产品降尺度融合结果。

进一步的，在步骤S1)中，构建土壤水分与关联地表参数之间的关系表达模型，包括如下步骤：

S11)参数化若干个与土壤水分关联的地表参数，若干个与土壤水分关联的地表参数包括植被覆盖参数、地表温度、地形状况参数和土壤质地参数；利用土壤体积含水量表示土壤水分，利用归一化植被指数表示植被覆盖参数，利用地表坡度表示地形状况参数，利用土壤比表面积和容重分别表示土壤质地参数；

S12)获取与若干个与土壤水分关联的地表参数相对应的历史数据，历史数据包括土壤体积含水量、归一化植被指数、地表坡度、土壤容重和土壤比表面积；