土壤水分反演方法、装置、计算机可读介质和电子设备制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种土壤水分反演方法、装置、计算机可读介质和电子设备。该方法根据目标区域的入射角图像、不同极化方式下的SAR遥感图像，得到目标区域自带坐标信息的入射角图像、后向散射系数图像；根据预先得到的光学遥感图像，得到目标区域的植被指数图像；根据样本区域的经纬度信息，在入射角图像、植被指数图像、后向散射系数图像中，提取样本区域的入射角、植被指数、后向散射系数；根据样本区域的实测水分数据、入射角、植被指数、后向散射系数，确定土壤水分反演模型中的未知参数；基于土壤水分反演模型，根据目标区域的入射角图像、植被指数图像、不同极化方式的后向散射系数图像，得到目标区域的土壤水分图像。

【技术实现步骤摘要】
土壤水分反演方法、装置、计算机可读介质和电子设备
本申请实施例涉及地理监测
，具体涉及一种土壤水分反演方法、装置、计算机可读介质和电子设备。
技术介绍
土壤水分在水文模型、气候模型和生态模型中扮演重要角色，同时在路面水资源形成、转化、消耗过程中占据主要位置。土壤水分测量在干旱预报、天气模拟、农作物估产和水资源管理等应用中具有重要意义。传统的土壤水分测量方法中，如重量测量法、烘干法、中子法、张力计法等都是基于点的测量，通常能够提供准确的结果，其操作简单方便，但需要实地操作和复杂的后处理信息，不仅需要消耗巨大的人力和财力，而且无法满足短时间内获取大范围的土壤水分信息。随着科技的发展，监测土壤水分的方式变得多样化，根据传感器类型和电磁波频段的不同，土壤水分遥感监测可分为微波遥感和光学(热红外、可见光)遥感。光学遥感具有理论研究成熟、较高空间分辨率、宽覆盖度和多种传感器可用的优点，但也具有与土壤水分关系不密切、对地表穿透能力弱、受植被层干扰大、易受云雨天气限制、在时序获取连续性方面不足等缺点；合成孔径雷达(syntheticapertureradar,简称SAR)遥感在具有对土壤水分具有高敏感性、对地表有一定的穿透力、对植被具有一定的穿透能力、具有全天时、全天候观测能力的特点同时，也受到地表形态、植被覆盖等的限制。综上所述，如何充分利用遥感技术的优势对农作物覆盖地表土壤水分进行监测仍是一种挑战。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供一种土壤水分反演方法、装置、计算机可读介质和电子设备，用以解决或缓解上述技术中存在的技术问题。本申请实施例提供一种土壤水分反演方法，用于获取目标区域的土壤水分图像，包括：根据预先得到的所述目标区域的入射角图像、合成孔径雷达不同极化方式下所述目标区域的SAR遥感图像，分别处理得到所述目标区域自带坐标信息的入射角图像、不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像，其中，所述极化方式包括同向极化和异向极化；根据预先得到的所述目标区域的光学遥感图像，得到所述目标区域的植被指数图像；根据样本区域的经纬度信息，在所述目标区域自带坐标信息的入射角图像、所述植被指数图像、不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像中，分别提取所述样本区域的入射角、植被指数、不同极化方式下的后向散射系数，其中，所述样本区域包含于所述目标区域；根据所述样本区域的实测水分数据、所述入射角、所述植被指数、不同极化方式下的后向散射系数，确定预先构建的所述目标区域的土壤水分反演模型中的未知参数；基于所述未知参数确定的土壤水分反演模型，根据所述目标区域自带坐标信息的入射角图像、所述植被指数图像、不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像，得到所述目标区域的土壤水分图像。可选地，在本申请的任一实施例中，根据预先得到的所述目标区域的入射角图像、合成孔径雷达不同极化方式下所述目标区域的SAR遥感图像，分别处理得到所述目标区域自带坐标信息的入射角图像、不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像，包括：根据预先得到的合成孔径雷达在同向极化方式下所述目标区域的SAR遥感图像，得到同向极化方式下所述目标区域的后向散射系数图像；根据预先得到的合成孔径雷达在异向极化方式下所述目标区域的SAR遥感图像，得到异向极化方式下所述目标区域的后向散射系数图像；对所述目标区域的入射角图像、同向极化方式下的后向散射系数图像、异向极化方式下的后向散射系数图像分别进行地理编码，得到所述目标区域自带坐标信息的入射角图像、同向极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像、异向极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像。可选地，在本申请的任一实施例中，所述根据预先得到的所述目标区域的光学遥感图像，得到所述目标区域的植被指数图像，包括：对预先得到的所述目标区域的光学遥感图像中近红外波段、可见光-红光波段、短波红外波段进行提取，分别得到所述光学遥感图像中的近红外波段图像、可见光-红光波段图像以及短波红外波段图像；基于预设的植被指数模型，根据所述近红外波段图像、所述可见光-红光波段图像以及所述短波红外波段图像，得到所述目标区域的植被指数图像。可选地，在本申请的任一实施例中，所述根据样本区域的经纬度信息，在所述目标区域自带坐标信息的入射角图像中、所述植被指数图像中、不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像中，分别提取所述样本区域的入射角、植被指数、不同极化方式下的后向散射系数，包括：根据样本区域的经纬度信息，提取所述目标区域自带坐标信息的入射角图像中，所述样本区域对应坐标的入射角；根据所述经纬度信息，提取不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像中，不同极化方式下所述样本区域对应坐标的后向散射系数；根据所述经纬度信息，提取所述目标区域的植被指数图像中，所述样本区域对应坐标的植被指数。可选地，在本申请的任一实施例中，所述根据所述样本区域的实测水分数据、所述入射角、所述植被指数、不同极化方式下的后向散射系数，确定预先构建的所述目标区域的土壤水分反演模型中的未知参数，具体为：根据所述样本区域的实测水分数据、所述入射角、所述植被指数、不同极化方式下所述样本区域的后向散射系数的比值，确定预先构建的所述目标区域的土壤水分反演模型中的未知参数。可选地，在本申请的任一实施例中，所述根据所述样本区域的实测水分数据、所述入射角、所述植被指数、不同极化方式下所述样本区域的后向散射系数的比值，确定预先构建的所述目标区域的土壤水分反演模型中的未知参数，具体为：根据所述样本区域的实测水分数据、所述入射角、所述植被指数、不同极化方式下所述样本区域的后向散射系数的比值，通过最小二乘法对预先构建的所述目标区域的土壤水分反演模型中的未知参数进行拟合，以确定所述未知参数。可选地，在本申请的任一实施例中，在根据所述样本区域的实测水分数据、所述入射角、所述植被指数、不同极化方式下的后向散射系数，确定预先构建的所述目标区域的土壤水分反演模型中的未知参数之前，还包括：基于泰勒函数，根据水云模型，构建含有未知参数的所述目标区域的土壤水分反演模型。本申请实施例还提供一种土壤水分反演装置，用于获取目标区域的土壤水分图像，包括：后向散射系数图像单元，配置为根据预先得到的所述目标区域的入射角图像、合成孔径雷达不同极化方式下所述目标区域的SAR遥感图像，分别处理得到所述目标区域自带坐标信息的入射角图像、不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像；其中，所述极化方式包括同向极化和异向极化；植被指数图像单元，配置为根据预先得到的所述目标区域的光学遥感图像，得到所述目标区域的植被指数图像；样本数据提取单元，配置为根据样本区域的经纬度信息，在所述目标区域自带坐标信息的入射角图像、所述植被指数图像、不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像中，分别提取所述样本区域的入射角、植被指数、不同极化方式下的后向散射系数；其中，所述样本区域包含于所述目标区域；未知参数确定单元，配置为根据所述样本区域的实测水分数据、所述入射角、所述植被指数、不同极化方式下的后向散射系数，确定预先构建的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤水分反演方法，用于获取目标区域的土壤水分图像，其特征在于，包括：根据预先得到的所述目标区域的入射角图像、合成孔径雷达不同极化方式下所述目标区域的SAR遥感图像，分别处理得到所述目标区域自带坐标信息的入射角图像、不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像；其中，所述极化方式包括同向极化和异向极化；/n根据预先得到的所述目标区域的光学遥感图像，得到所述目标区域的植被指数图像；/n根据样本区域的经纬度信息，在所述目标区域自带坐标信息的入射角图像、所述植被指数图像、不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像中，分别提取所述样本区域的入射角、植被指数、不同极化方式下的后向散射系数；其中，所述样本区域包含于所述目标区域；/n根据所述样本区域的实测水分数据、所述入射角、所述植被指数、不同极化方式下的后向散射系数，确定预先构建的所述目标区域的土壤水分反演模型中的未知参数；/n基于所述未知参数确定的土壤水分反演模型，根据所述目标区域自带坐标信息的入射角图像、所述植被指数图像、不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像，得到所述目标区域的土壤水分图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种土壤水分反演方法，用于获取目标区域的土壤水分图像，其特征在于，包括：根据预先得到的所述目标区域的入射角图像、合成孔径雷达不同极化方式下所述目标区域的SAR遥感图像，分别处理得到所述目标区域自带坐标信息的入射角图像、不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像；其中，所述极化方式包括同向极化和异向极化；
根据预先得到的所述目标区域的光学遥感图像，得到所述目标区域的植被指数图像；
根据样本区域的经纬度信息，在所述目标区域自带坐标信息的入射角图像、所述植被指数图像、不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像中，分别提取所述样本区域的入射角、植被指数、不同极化方式下的后向散射系数；其中，所述样本区域包含于所述目标区域；
根据所述样本区域的实测水分数据、所述入射角、所述植被指数、不同极化方式下的后向散射系数，确定预先构建的所述目标区域的土壤水分反演模型中的未知参数；
基于所述未知参数确定的土壤水分反演模型，根据所述目标区域自带坐标信息的入射角图像、所述植被指数图像、不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像，得到所述目标区域的土壤水分图像。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预先得到的所述目标区域的入射角图像、合成孔径雷达不同极化方式下所述目标区域的SAR遥感图像，分别处理得到所述目标区域自带坐标信息的入射角图像、不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像，包括：
根据预先得到的合成孔径雷达在同向极化方式下所述目标区域的SAR遥感图像，得到同向极化方式下所述目标区域的后向散射系数图像；
根据预先得到的合成孔径雷达在异向极化方式下所述目标区域的SAR遥感图像，得到异向极化方式下所述目标区域的后向散射系数图像；
对所述目标区域的入射角图像、同向极化方式下的后向散射系数图像、异向极化方式下的后向散射系数图像分别进行地理编码，得到所述目标区域自带坐标信息的入射角图像、同向极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像、异向极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预先得到的所述目标区域的光学遥感图像，得到所述目标区域的植被指数图像，包括：
对预先得到的所述目标区域的光学遥感图像中近红外波段、可见光红外波段、短波红外波段进行提取，分别得到所述光学遥感图像中的近红外波段图像、可见光-红光波段图像以及短波红外波段图像；
基于预设的植被指数模型，根据所述近红外波段图像、所述可见光-红光波段图像以及所述短波红外波段图像，得到所述目标区域的植被指数图像。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据样本区域的经纬度信息，在所述目标区域自带坐标信息的入射角图像中、所述植被指数图像中、不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像中，分别提取所述样本区域的入射角、植被指数、不同极化方式下的后向散射系数，包括：
根据样本区域的经纬度信息，提取所述目标区域自带坐标信息的入射角图像中，所述样本区域对应坐标的入射角；
根据所述经纬度信息，提取不同极化方式下自带坐标信息的后向散射系数图像中，不同极化方式下所述样本区域对应坐标的后向...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭拯危，张蓓，李宁，赵建辉，毋琳，闵林，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南;41