【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土壤水分分析领域，更具体地，涉及一种高/低频波段亮温融合的遥感土壤水分降尺度方法、电子设备及介质。
技术介绍
1、土壤水为土壤层内的非饱和水体，广泛分布于陆地表层，又是植物生长的必要水源，因此土壤水资源是关系着农业生产质量的重要资源；同时，土壤水资源是地表水与地下水相互转化的纽带，它可以以蒸散发的形式进入大气，又以降水的形式在土壤表层中得到补充，可以说是地表能量交换中的核心因素，也是全球地表物质能量循环的重要载体组成。全球尺度的土壤水资源分布状态是权衡和评价地表蒸散发模式(植被长势)和降水模式(生态系统好坏)的重要依据，也是研究一个区域内水文特征和气候变化的基础数据。在全球气候变暖的大背景下，全球尺度的土壤水分分布数据成为了科学家们研究全球气候和水文环境变化并建立合理的全球气候响应模型的不可或缺的保障之一。在此基础上，全球可持续发展政策的制定才有了更为科学的依据支持。
2、全球土壤水分数据集是当前关于土壤水分研究中空间尺度最为宏观的数据集。传统的土壤水分监测主要是在气象站通过人工观测或者自动台站观测的手段获取实时的表层土壤水分含量值。然而这样的观测手段不仅费时费力，所测量的土壤水分含量值也面临着空间代表性不足的劣势。一来该测量数据仅仅代表单个测量点出探针所指的在水平方向上不到10cm范围内的土壤水分含量平均水平；二来由于过于庞大的建站观测成本和全球尺度下难以控制的地理环境复杂程度，在全球范围内也几乎肯定无法得到观测规格一致、数量足够、且均匀分布在七大洲各地区的土壤水分观测站来满足观测制图的需求。随着科技
3、微波遥感数据对云层和植被冠层具有良好的穿透性，是监测土壤水分变化信息的理想数据源。常用的微波遥感数据包括微波辐射计数据集和微波散射计(雷达)数据集。微波散射计接收数据反演地表土壤水分的机理复杂，数据分辨率过高因此占用空间较大且成本昂贵，处理步骤繁琐，并且反演过程对地表辅助参数有着严格精确的要求，导致该数据的应用成本整体偏高。微波辐射计属于被动微波技术，其数据全球覆盖度高，获取容易，适合大面积的地表土壤水分监测。微波辐射计包括升轨和降轨两种模式的数据集，每种模式的数据集对于中低纬度地区的重访周期均为1-3日，其较高的时间分辨率保证了可以对地表土壤水分空间变化做到接近每日1-2次的近实时监测。
4、利用微波遥感技术反演地表土壤水分的原理主要是借助于较低频段的微波信号，例如x波段、c波段以及l波段对大气层和植被层极强的穿透能力和对土壤中土水混合物介电常数的表征能力，以被动微波的辐射传输模型为主要的数学和物理依据展开。然而，当前的卫星载荷辐射计在x/c/l波段对地观测信号的空间分辨率过低，单次对地观测“印记(footprint)”的原始分辨率一般在30-60km左右，经过重采样后的影像网格分辨率也在25-36km之间，极大限制了星载卫星土壤水分产品对全球地表土壤墒情变化描述的精细度以及在农业灾害监测、水文过程模拟、气候变化研究等相关领域的服务价值。
5、为进一步提升星载微波辐射计对地土壤水分数据产品的对地观测精细度，通过经典的“过采样(oversampling)”算法对x/c/l等低频微波波段观测亮温进行空间降尺度，进而实现了在全球尺度获取9-12.5km空间分辨率的全球精细化土壤水分数据产品。然而，后续研究表明，基于“过采样”降尺度方法得到土壤水分数据产品的实际精度严重依赖原始微波土壤水分反演结果，尤其在土壤水分局地变化非常剧烈的地区，该算法并不能真实反应精细化网格和原始粗分辨率网格内土壤水分含量间的真实差异。因此，相关降尺度方法仍有待进一步提升改进。
6、因此，有必要开发一种高/低频波段亮温融合的遥感土壤水分降尺度方法、电子设备及介质。
7、公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
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技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种高/低频波段亮温融合的遥感土壤水分降尺度方法、电子设备及介质，其能够通过实际满足更高观测空间分辨率条件的w波段亮温作为高分辨率辅助信息输入，在土壤水分局地变化非常剧烈的特殊场景下生产得到精度更高的高分辨率土壤水分影像数据产品。
2、第一方面，本公开实施例提供了一种高/低频波段亮温融合的遥感土壤水分降尺度方法，包括：
3、获取fy-3b w波段tb数据与全球25-km分辨率的fy-3b vsm数据；
4、针对所述fy-3b w波段tb数据分别进行重采样至全球25-km分辨率像元与全球12.5-km分辨率像元；
5、分别在所述全球25-km分辨率像元尺度与全球12.5-km分辨率像元上，计算对应像元当日的热惯量指数ti；
6、构建基于所述全球25-km分辨率像元的vsm-ti响应关系模型；
7、根据所述vsm-ti响应关系模型构建从25-km分辨率像元向12.5-km分辨率像元转换的vsm降尺度关系式；
8、根据所述vsm降尺度关系式计算全球12.5-km分辨率的fy-3b vsm数据。
9、优选地，计算所述热惯量指数ti包括：
10、在所述全球25-km像元尺度上，对同一日内相邻时刻的所述fy-3b w波段tb数据进行求差，将该差值作为该像元当日的所述热惯量指数ti。
11、优选地，同一日内相邻时刻为当日内升轨时刻和降轨时刻。
12、优选地，对同一日内相邻时刻的所述fy-3b w波段tb数据进行求差，将该差值作为该像元当日的所述热惯量指数ti包括：
13、设定某日t0内对应有fy-3b卫星升轨过境时刻t01和降轨过境时刻t02，其下一个相邻日期为t1内对应有fy-3b卫星升轨过境时刻t11和降轨过境时刻t12；
14、上述时刻各自对应的fy-3b w波段tb数据分别为tbwt01、tbwt02、tbwt11、tbwt12；
15、t0日期内升轨时刻对应的日平均热惯量指数tit01为：
16、tit01＝0.5×[(tbwt01-tbwt02)+(tbwt01-tbwt12)]
17、t1日期内降轨时刻对应的日平均热惯量指数tit12为：
18、tit12＝0.5×[(tbwt01-tbwt12)+(tbwt11-tbwt12)]。
19、优选地，所述全球25-km像元的vsm-ti响应关系模型为：
20、vsm25km＝k×ti25km+b
21、其中，k和b为在每个25-km像元上通过对逐日尺度的vsm和ti长时间序列进行拟合得出的模型系数常数。
22、优选本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高/低频波段亮温融合的遥感土壤水分降尺度方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高/低频波段亮温融合的遥感土壤水分降尺度方法，其中，计算所述热惯量指数TI包括：
3.根据权利要求2所述的高/低频波段亮温融合的遥感土壤水分降尺度方法，其中，同一日内相邻时刻为当日内升轨时刻和降轨时刻。
4.根据权利要求2所述的高/低频波段亮温融合的遥感土壤水分降尺度方法，其中，对同一日内相邻时刻的所述FY-3B W波段TB数据进行求差，将该差值作为该像元当日的所述热惯量指数TI包括：
5.根据权利要求1所述的高/低频波段亮温融合的遥感土壤水分降尺度方法，其中，所述全球25-km像元的VSM-TI响应关系模型为：
6.根据权利要求1所述的高/低频波段亮温融合的遥感土壤水分降尺度方法，其中，所述VSM降尺度关系式为：
7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的高
...【技术特征摘要】
1.一种高/低频波段亮温融合的遥感土壤水分降尺度方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高/低频波段亮温融合的遥感土壤水分降尺度方法，其中，计算所述热惯量指数ti包括：
3.根据权利要求2所述的高/低频波段亮温融合的遥感土壤水分降尺度方法，其中，同一日内相邻时刻为当日内升轨时刻和降轨时刻。
4.根据权利要求2所述的高/低频波段亮温融合的遥感土壤水分降尺度方法，其中，对同一日内相邻时刻的所述fy-3b w波段tb数据进行求差，将该差值作为该像元当日的所述热惯量指数ti包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋沛林，赵天杰，张永强，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：
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