專利名稱：一種土壤鹽堿化的雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波遙感應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種土壤鹽堿化的雷達(dá)遙感 監(jiān)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
微波遙感技術(shù)是一門(mén)較為年輕的學(xué)科，我國(guó)在該領(lǐng)域的研究起步于上個(gè)世紀(jì)70年代。研究工作從過(guò)去的單波段、單極化的機(jī)載合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar， SAR)數(shù)據(jù)定性分析已經(jīng)發(fā)展到了現(xiàn)階段的多 波段、多極化、多模式的星載SAR數(shù)據(jù)定量分析。隨著高分辨率的全極化SAR 衛(wèi)星的發(fā)射，無(wú)論從理論上，還是從技術(shù)手段上，微波遙感技術(shù)都將進(jìn)入一個(gè) 全新的發(fā)展時(shí)期，這需要開(kāi)展大量的基礎(chǔ)性研究。目前土壤鹽堿化是世界上面 臨的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，加強(qiáng)土壤鹽堿化的監(jiān)測(cè)具有極其重要的價(jià)值。傳統(tǒng)的野外 定位觀測(cè)法不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且觀測(cè)點(diǎn)少，代表性差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大面積動(dòng)態(tài) 監(jiān)測(cè)。光學(xué)遙感不論是目視判讀還是計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類，都要依賴于鹽堿土的光 譜響應(yīng)特征，而單純通過(guò)光譜響應(yīng)來(lái)提取土壤鹽堿化信息，具有一定局限性。 而且，光學(xué)數(shù)據(jù)對(duì)于大氣情況的依賴較大，高質(zhì)量的數(shù)據(jù)獲取困難。研究表明， 微波遙感是電磁波譜中唯一能夠真實(shí)定量化估計(jì)土壤濕度的電磁波譜頻段。另 外，在微波波段土壤鹽分變化會(huì)影響土壤的導(dǎo)電性，進(jìn)而影響土壤復(fù)介電常數(shù)， 以及土壤表面后向散射系數(shù)。這就為通過(guò)雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)土壤含鹽量的變化提供 了可能。全極化SAR技術(shù)的理論研究由來(lái)已久，以往由于數(shù)據(jù)源稀少，使得該項(xiàng)技 術(shù)的開(kāi)展受到了限制。隨著最近國(guó)內(nèi)外一些全極化SAR衛(wèi)星的成功發(fā)射，數(shù)據(jù)源方面得到了保證，該項(xiàng)技術(shù)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。全極化技術(shù)可以從電磁 波傳播機(jī)理上對(duì)地物表面的粗糙程度和地物的電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分別表征，并可以 計(jì)算出代表地物某方面性質(zhì)的指標(biāo)量，實(shí)現(xiàn)地物區(qū)分和定量分析。由于地物的介電性質(zhì)和幾何形態(tài)是SAR數(shù)據(jù)的兩個(gè)主要影響因素，因此開(kāi)展地物的介電性質(zhì)研究對(duì)于利用微波遙感技術(shù)反演地物參數(shù)是十分必要的。目前，土壤的介電性質(zhì)研究大多針對(duì)于含水土壤。Dobson等人提出了一個(gè)含水土 壤的介電模型，用于分析含水土壤的介電性質(zhì)，進(jìn)而作為反演土壤水分的理論 基礎(chǔ)。第一步測(cè)量含水土壤的容重(A)和粒度分布(粘土C、砂土S)。 第二步根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定模型中間輔助參量形狀參量(《)、粒度相 關(guān)參量(/ )和有效電導(dǎo)率( )a = 0.651,2748 - 0.5 ， - 0.152C ""=1.33797 - 0.603S - 0.166C=一1.645 + 1.939/^ — 2.25622S + 1.594C根據(jù)理論公式計(jì)算自由水(fw)復(fù)介電常數(shù)s" = 2* (gw0 - g， ) , O.、 - pA)> l + (2<rw)2 2加0/ pvm 其中，f。是自由空間電容率，；是水的弛豫時(shí)間，、。是水的靜態(tài)介電常數(shù)， ^是自由水(fw)的介電常數(shù)高頻限值，A是土粒密度，以上各參量均為經(jīng) 驗(yàn)常量。/是頻率(赫茲)，^是體積含水量。第三步建立含水土壤介電模型s = [1 + ^ (s， _ 1) +附f s; — mv]1/a A.200910089204.6說(shuō)明書(shū)第3/10頁(yè)其中，f和/分別為含水土壤的復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部和虛部，S,為土粒介電常數(shù)，是經(jīng)驗(yàn)常量。第四步以SAR數(shù)據(jù)反演出的區(qū)域復(fù)介電常數(shù)圖作為輸入，基于建立的模 型進(jìn)行單參數(shù)非線性反演，得到區(qū)域土壤含水量圖。該技術(shù)方法存在以下四點(diǎn)不足1、 需要土壤粒度數(shù)據(jù)作為先驗(yàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，阻礙大范圍反演土壤含水量的 實(shí)施；2、 第二步中需要計(jì)算的中間輔助參量都是基于經(jīng)驗(yàn)公式的，存在局域適用性，不易于大范圍推廣；3、 對(duì)土壤復(fù)介電常數(shù)虛部的影響因素考慮得不充分，使得該技術(shù)只適用 于含水土壤，對(duì)于廣泛存在的鹽漬化土壤，該技術(shù)無(wú)法表達(dá)其介電特征；4、 傳統(tǒng)的SAR技術(shù)反演復(fù)介電常數(shù)存在一定的局限性，通常需要多角度、 多極化數(shù)據(jù)才能進(jìn)行較好的反演，這使得數(shù)據(jù)獲取難以保證，監(jiān)測(cè)周期隨之加 長(zhǎng)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種土壤鹽堿化的雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)方法，能夠獲取鹽 漬區(qū)土壤的含水量和含鹽量，而且對(duì)地面輔助數(shù)據(jù)的依賴程度減小，同時(shí)可以 很好地刻畫(huà)含水含鹽土壤的介電行為。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案 一種土壤鹽堿化的雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟A、 基于全極化合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行同極化相關(guān)分析，獲得相關(guān)系數(shù)a， 相位差phi和極化度p;蓋區(qū)域，對(duì)裸地生成掩膜圖像；C、 根據(jù)裸地掩膜圖劃定試驗(yàn)區(qū)，在試驗(yàn)區(qū)中均勻釆集不少于IO個(gè)試驗(yàn)點(diǎn) 土壤樣本，測(cè)定所述土壤的含水量、含鹽量和復(fù)介電常數(shù)；D、 利用試驗(yàn)點(diǎn)土壤樣本數(shù)據(jù)建立適用于試驗(yàn)區(qū)含水含鹽土壤介電模型；E、 針對(duì)試驗(yàn)區(qū)，基于全極化合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)反演出區(qū)域復(fù)介電常數(shù)，并基于距離-多普勒(Range-D叩pler， RD)算法進(jìn)行地理編碼，生成圖件；F、 將復(fù)介電常數(shù)和地理坐標(biāo)信息分離，分別存儲(chǔ)，復(fù)介電常數(shù)轉(zhuǎn)化為文 本形式，并保存映射關(guān)系；G、 根據(jù)試驗(yàn)區(qū)含水含鹽土壤介電模型和復(fù)介電常數(shù)，利用遺傳算法 (Genetic Algorithm, GA)進(jìn)行多參數(shù)非線性反演，獲得試驗(yàn)區(qū)區(qū)域含水量和含鹽量，并利用映射關(guān)系進(jìn)行反變換，形成區(qū)域含水量圖和含鹽量圖；H、 利用地理坐標(biāo)信息對(duì)區(qū)域含水量圖和含鹽量圖進(jìn)行地理編碼；I、 利用區(qū)域復(fù)介電常數(shù)和含水量，進(jìn)行鹽土和堿土的區(qū)分。 步驟B中，如果相關(guān)系數(shù)a大于0.7、相位差phi接近于0并且極化度p大于0.7，劃分為裸地，相反劃分為植被覆蓋區(qū)域。當(dāng)然這些取值均為經(jīng)驗(yàn)值， 在實(shí)際操作過(guò)程中需要根據(jù)情況調(diào)整。還包括以下步驟生成植被覆蓋區(qū)域掩膜圖；基于植被覆蓋區(qū)域掩膜圖，對(duì)步驟G中的區(qū)域含水量圖和含鹽量圖進(jìn)行無(wú)效數(shù)據(jù)的標(biāo)注。步驟D進(jìn)一步包括以下步驟利用試驗(yàn)點(diǎn)土壤樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練含水含鹽土壤介電模型實(shí)部，公式為 f = [1 + & (sf _ 1) + mf —;利用試驗(yàn)點(diǎn)土壤樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練含水含鹽土壤介電模型虛部，其中，低頻公式為: 5高頻公式為:5;其中，a' ， a" ， / '和/ "為具有實(shí)際物理意義的擬合參量， ," 「，)^=，，] ， ^A， L(r,o)是鹽水的弛豫時(shí)間，^。(r,o)是鹽水的靜態(tài)介電常數(shù)，e，是鹽水的介電常數(shù)高頻限值，"(ao和 6(r，a0是與含鹽量有關(guān)的參量，c7,是與含水量和含鹽量有關(guān)的電導(dǎo)率。 還包括以下步驟根據(jù)試驗(yàn)區(qū)含水含鹽土壤介電模型采用以下公式進(jìn)行試驗(yàn)區(qū)域土壤粒度分布的反演K — 4 )《+ ^《= => Kw = K —附f') /[i - (^T' ] ^ c一C7"少=L a exp(—0.5)血)血其中，^是束縛水體積，與粘土(clay)含量具有強(qiáng)相關(guān)關(guān)系，^和e，分別為束縛水和自由水的復(fù)介電常數(shù)實(shí)部，為35和80。步驟F中，復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部和虛部分別存儲(chǔ)，結(jié)構(gòu)一致。 歩驟工進(jìn)一步包括步驟將含水量圖和復(fù)介電常數(shù)虛部圖進(jìn)行對(duì)比分析，提取出含水量差異較大 的不少于三組(e " ， Mv);計(jì)算e " / Mv，以Mv由小到大順序，排序各個(gè)比值；比值逐漸增大的區(qū)域?yàn)辂}土，比值逐漸減小的該區(qū)域?yàn)閴A土。 步驟C中，復(fù)介電常數(shù)測(cè)量頻率與合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)工作頻率一致。采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，提出了一套針對(duì)于鹽漬區(qū)土壤的可行性含水量 和含鹽量反演技術(shù)方案，模型對(duì)地面輔助數(shù)據(jù)的依賴程度減小，并可以很好地 刻畫(huà)含水含鹽土壤的介電行為。利用實(shí)驗(yàn)室自行配置的含水含鹽土壤樣本的測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)模型精度進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)部精度可以達(dá)到89.5%，高頻和低頻條件下 虛部精度分別為93. 6%和91. 7%。由于地物的介電性質(zhì)是影響雷達(dá)后向散射能 力的主要影響因素之一，因此本發(fā)明為利用雷達(dá)遙感技術(shù)開(kāi)展土壤鹽堿化監(jiān)測(cè) 提供了技術(shù)基礎(chǔ)和理論依據(jù)，而且本技術(shù)采用全極化SAR數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不涉 及多源數(shù)據(jù)的空間尺度和波譜尺度的統(tǒng)一問(wèn)題，數(shù)據(jù)獲取周期短，不受天氣狀 況影響，便于實(shí)施快速監(jiān)測(cè)。另外，本技術(shù)方案對(duì)先驗(yàn)數(shù)據(jù)依賴性小，中間參 量不采取經(jīng)驗(yàn)公式，使其適用于大范圍實(shí)施，在空間尺度上與遙感技術(shù)吻合。 同時(shí)，本發(fā)明還提出了反演土壤粒度分布信息和區(qū)分土壤鹽堿化性質(zhì)的方法流 程。


圖l是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中土壤鹽堿化的雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式
來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。 本發(fā)明技術(shù)方案的主要思想是首先基于全極化SAR數(shù)據(jù)進(jìn)行同極化相關(guān)分析和極化度的計(jì)算，并根據(jù)極化參數(shù)進(jìn)行裸地(包括低植被覆蓋區(qū))與植被覆 蓋區(qū)的劃分，生成掩膜圖像；其次根據(jù)裸地(包括低植被覆蓋區(qū))掩膜圖劃定 試驗(yàn)區(qū)，利用若干樣點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行含水含鹽土壤介電模型的建立；再利用SAR全極化數(shù)據(jù)反演試驗(yàn)區(qū)復(fù)介電常數(shù)圖及相應(yīng)的距離-多普勒(Range-D叩pler， RD)地理編碼、數(shù)據(jù)信息分離與轉(zhuǎn)化等操作；然后基于建立好的介電模型及復(fù) 介電常數(shù)輸入數(shù)據(jù)，利用遺傳算法(Genetic Algorithm, GA)進(jìn)行多參數(shù)非 線性反演，得到區(qū)域含水量和含鹽量，綜合地理坐標(biāo)信息和植被覆蓋掩膜圖， 生成最終的含水量效果圖和含鹽量效果圖；最后利用區(qū)域復(fù)介電常數(shù)數(shù)據(jù)和含 水量數(shù)據(jù)，進(jìn)行鹽土和堿土的區(qū)分。圖l是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中土壤鹽堿化的雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)流程圖。如圖l 所示，該流程包括以下步驟步驟IOI、由于植被覆蓋對(duì)監(jiān)測(cè)土壤鹽堿化是一種干擾，需要利用極化參 數(shù)分析地物散射機(jī)制，劃分區(qū)域植被覆蓋度，為后續(xù)技術(shù)的開(kāi)展提供先驗(yàn)知識(shí)， 因此首先基于全極化合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行同極化相關(guān)分析，獲得相關(guān)系數(shù)a， 相位差phi和極化度p。步驟102、這些極化參數(shù)可以表征地物的散射機(jī)制，因此可以根據(jù)其值的 分布進(jìn)行裸地(包括低植被覆蓋區(qū))與植被覆蓋區(qū)的劃分，生成掩膜圖像。如 果相關(guān)系數(shù)a大于0.7、相位差phi接近于0并且極化度p大于0.7，劃分為裸地，相反劃分為植被覆蓋區(qū)域。當(dāng)然這些取值均為經(jīng)驗(yàn)值，在實(shí)際操作過(guò)程中需要 根據(jù)情況調(diào)整。裸地(包括低植被覆蓋區(qū))掩膜圖為劃分試驗(yàn)區(qū)提供參考，植 被覆蓋區(qū)掩膜圖為最后生成含水量和含鹽量效果圖提供無(wú)效數(shù)據(jù)標(biāo)注依據(jù)。步驟103、根據(jù)裸地(包括低植被覆蓋區(qū))掩膜圖劃定試驗(yàn)區(qū)，在試驗(yàn)區(qū) 中均勻采集若干試驗(yàn)點(diǎn)土壤樣本(采集的試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)量越多，建立的模型越準(zhǔn)確， 一般不少于10個(gè))，測(cè)定其含水量、含鹽量和復(fù)介電常數(shù)。其中復(fù)介電常數(shù)測(cè) 量頻率要與SAR系統(tǒng)工作頻率一致。步驟104、利用實(shí)測(cè)的試驗(yàn)點(diǎn)土壤樣本數(shù)據(jù)對(duì)含水含鹽土壤介電模型的擬合參數(shù)進(jìn)行特定范圍內(nèi)的全局最優(yōu)擬合，進(jìn)而建立適用于試驗(yàn)區(qū)含水含鹽土壤 介電模型，根據(jù)SAR系統(tǒng)工作頻率，選擇利用虛部模型中的高頻或低頻公式進(jìn)行訓(xùn)練利用試驗(yàn)點(diǎn)土壤樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練含水含鹽土壤介電模型實(shí)部，公式為s =[i+ < _i) + wf'《.附,,利用試驗(yàn)點(diǎn)土壤樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練含水含鹽土壤介電模型虛部，其中，低頻公式為:<formula>formula see original document page 12</formula>高頻公式為:其中，"'，《" ， / '和f為具有實(shí)際物理意義的擬合參量，u(r,o)是鹽水的弛豫時(shí)間，^。(r，o)是鹽水的靜態(tài)介電常數(shù)，s，是鹽水的介電常數(shù)高頻限值，"(ao和6(r,iV)是與含鹽量有關(guān)的參量，cr,是與含水量和含鹽量有關(guān)的電導(dǎo)率。步驟105、根據(jù)試驗(yàn)區(qū)含水含鹽土壤介電模型采用以下公式進(jìn)行試驗(yàn)區(qū)域 土壤粒度分布的反演<formula>formula see original document page 12</formula>其中，^是束縛水體積，與粘土(clay)含量具有強(qiáng)相關(guān)關(guān)系，^和e 分 別為束縛水和自由水的復(fù)介電常數(shù)實(shí)部，為35和80。 一般來(lái)說(shuō)，自然界中的土 壤粒度分布都具有一定的區(qū)域一致性，這使得高斯分布參數(shù)"和6在試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)存在某種函數(shù)關(guān)系。另外，考慮到粘土含量定義為粒徑小于2微米的土粒比 例，因此綜合以上分析可以建立上述方程組，解出相應(yīng)參數(shù)"、6和x。即可確定與實(shí)際土壤粒度分布相似的高斯分布，進(jìn)而得到粒度分布方面的信息。步驟106、針對(duì)試驗(yàn)區(qū)，基于全極化合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)反演出區(qū)域復(fù)介電常數(shù)，并基于距離-多普勒算法進(jìn)行地理編碼，生成圖件。步驟107、將復(fù)介電常數(shù)和地理坐標(biāo)信息分離，分別存儲(chǔ)，復(fù)介電常數(shù)轉(zhuǎn)化為文本形式，復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部和虛部分別存儲(chǔ)，結(jié)構(gòu)一致，并保存映射關(guān)系，以便將反演結(jié)果重新轉(zhuǎn)化為圖像形式。步驟108、根據(jù)試驗(yàn)區(qū)含水含鹽土壤介電模型和復(fù)介電常數(shù)，利用遺傳算法進(jìn)行多參數(shù)非線性反演，輔助通用全局優(yōu)化法，使結(jié)果達(dá)到全局最優(yōu)，獲得 試驗(yàn)區(qū)區(qū)域含水量和含鹽量，并利用映射關(guān)系進(jìn)行反變換，形成區(qū)域含水量圖 和含鹽量圖。步驟109、基于植被覆蓋區(qū)域掩膜圖，對(duì)區(qū)域含水量圖和含鹽量圖進(jìn)行無(wú) 效數(shù)據(jù)的標(biāo)注。步驟IIO、利用地理坐標(biāo)信息對(duì)區(qū)域含水量圖和含鹽量圖進(jìn)行地理編碼，最終生成區(qū)域含水量效果圖和含鹽量效果圖。步驟lll、利用區(qū)域復(fù)介電常數(shù)和含水量，進(jìn)行鹽土和堿土的區(qū)分。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)室鹽堿化土壤樣本測(cè)量數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)鹽土和堿土的s"隨Mv的變化規(guī)律均符合拋物線分布，但鹽土的分布曲線斜率逐漸增大，而堿土正好相反。因此首先將含水量圖和復(fù)介電常數(shù)虛部圖進(jìn)行對(duì)比分析，提取出含水量 差異較大的不少于三組(e " ， Mv);然后計(jì)算e " / Mv，以Mv由小到大順序， 排序各個(gè)比值；最后判斷比值逐漸增大的區(qū)域?yàn)辂}土，比值逐漸減小的該區(qū)域 為堿土。采用了上述技術(shù)方案，不需要土壤的粒度數(shù)據(jù)作為先驗(yàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并可以物理意義的參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)區(qū)域土壤粒度分布信息的反演； 中間輔助參量不采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行表達(dá)，而是令各參量在特定范圍內(nèi)自動(dòng)擬 合，使得各參量具有的實(shí)際的物理意義，并可以由此開(kāi)展擴(kuò)展性應(yīng)用(如鹽土 和堿土的區(qū)分)；基于含水含鹽土壤介電性質(zhì)的詳細(xì)分析，對(duì)土壤復(fù)介電常數(shù) 虛部的影響因素進(jìn)行了充分考慮，并對(duì)其在高頻和低頻下的不同規(guī)律進(jìn)行了定 量化的描述，使其適用于含水含鹽土壤，進(jìn)而建立土壤含水量和含鹽量反演的技術(shù)流程；采用SAR全極化分析技術(shù)，數(shù)據(jù)獲取周期短，并可以對(duì)地表粗糙度和地表介電性質(zhì)進(jìn)行較好的分離。另外，極化參數(shù)可以先期輔助進(jìn)行地物的簡(jiǎn) 單區(qū)分，分析結(jié)果作為后續(xù)反演流程的先驗(yàn)知識(shí)，進(jìn)一步提高參數(shù)反演精度。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局 限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變 化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該 以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種土壤鹽堿化的雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟A、基于全極化合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行同極化相關(guān)分析，獲得相關(guān)系數(shù)a，相位差phi和極化度p；B、根據(jù)相關(guān)系數(shù)a，相位差phi和極化度p劃分土壤是裸地還是植被覆蓋區(qū)域，對(duì)裸地生成掩膜圖像；C、根據(jù)裸地掩膜圖劃定試驗(yàn)區(qū)，在試驗(yàn)區(qū)中均勻采集不少于10個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)土壤樣本，測(cè)定所述土壤的含水量、含鹽量和復(fù)介電常數(shù)；D、利用試驗(yàn)點(diǎn)土壤樣本數(shù)據(jù)建立適用于試驗(yàn)區(qū)含水含鹽土壤介電模型；E、針對(duì)試驗(yàn)區(qū)，基于全極化合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)反演出區(qū)域復(fù)介電常數(shù)，并基于距離-多普勒算法進(jìn)行地理編碼，生成圖件；F、將復(fù)介電常數(shù)和地理坐標(biāo)信息分離，分別存儲(chǔ)，復(fù)介電常數(shù)轉(zhuǎn)化為文本形式，并保存映射關(guān)系；G、根據(jù)試驗(yàn)區(qū)含水含鹽土壤介電模型和復(fù)介電常數(shù)，利用遺傳算法進(jìn)行多參數(shù)非線性反演，獲得試驗(yàn)區(qū)區(qū)域含水量和含鹽量，并利用映射關(guān)系進(jìn)行反變換，形成區(qū)域含水量圖和含鹽量圖；H、利用地理坐標(biāo)信息對(duì)區(qū)域含水量圖和含鹽量圖進(jìn)行地理編碼；I、利用區(qū)域復(fù)介電常數(shù)和含水量，進(jìn)行鹽土和堿土的區(qū)分。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壤鹽堿化的雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)方法，其特征 在于，步驟B中，如果相關(guān)系數(shù)a大于0.7、相位差phi接近于0并且極化度 p大于0.7，劃分為裸地，相反劃分為植被覆蓋區(qū)域。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種土壤鹽堿化的雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)方法，其特征 在于，還包括以下步驟生成植被覆蓋區(qū)域掩膜圖；基于植被覆蓋區(qū)域掩膜圖，對(duì)步驟G中的區(qū)域含水量圖和含鹽量圖進(jìn)行無(wú) 效數(shù)據(jù)的標(biāo)注。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壤鹽堿化的雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)方法，其特征 在于，步驟D進(jìn)一步包括以下步驟利用試驗(yàn)點(diǎn)土壤樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練含水含鹽土壤介電模型實(shí)部，公式為利用試驗(yàn)點(diǎn)土壤樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練含水含鹽土壤介電模型虛部，其中，低頻公 式為高頻公式為C = <"/a[ " + f "/a 土5 + 0(52)] = mf+ mf "[5 ;其中，《'， 《"，,和/r為具有實(shí)際物理意義的擬合參量， ^ = 2《(r，o，氛。(r,oM"j ， 5 =丄，是鹽水的弛豫時(shí)間，^。(r,o)是鹽水的靜態(tài)介電常數(shù)，s、，是鹽水的介電常數(shù)高頻限值，a(w)和 6(r,A0是與含鹽量有關(guān)的參量，a,是與含水量和含鹽量有關(guān)的電導(dǎo)率。
5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種土壤鹽堿化的雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)方法，其特征在 于，還包括以下步驟根據(jù)試驗(yàn)區(qū)含水含鹽土壤介電模型采用以下公式進(jìn)行試驗(yàn)區(qū)域土壤粒度分布的反演<formula>formula see original document page 3</formula><formula>formula see original document page 4</formula>其中，^是束縛水體積，與粘土(clay)含量具有強(qiáng)相關(guān)關(guān)系，^,和^分別為束縛水和自由水的復(fù)介電常數(shù)實(shí)部，為35和80。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種土壤鹽堿化的雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)方法，其特征 在于，步驟F中，復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部和虛部分別存儲(chǔ)，結(jié)構(gòu)一致。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種土壤鹽堿化的雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)方法，其特征在 于，步驟I進(jìn)一步包括步驟將含水量圖和復(fù)介電常數(shù)虛部圖進(jìn)行對(duì)比分析，提取出含水量差異較大 的不少于三組(e " ， Mv);計(jì)算e " / M"以Mv由小到大順序，排序各個(gè)比值； 比值逐漸增大的區(qū)域?yàn)辂}土，比值逐漸減小的該區(qū)域?yàn)閴A土。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種土壤鹽堿化的雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)方法，其特征 在于，步驟C中，復(fù)介電常數(shù)測(cè)量頻率與合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)工作頻率一致。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種土壤鹽堿化的雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)方法，基于全極化SAR數(shù)據(jù)計(jì)算極化參數(shù)，進(jìn)行裸地與植被覆蓋區(qū)的劃分，生成掩膜圖像；劃定試驗(yàn)區(qū)，利用測(cè)量數(shù)據(jù)建立含水含鹽土壤介電模型；利用全極化SAR數(shù)據(jù)反演復(fù)介電常數(shù)圖并進(jìn)行RD地理編碼、數(shù)據(jù)信息分離與轉(zhuǎn)化；基于介電模型及復(fù)介電常數(shù)，利用遺傳算法進(jìn)行反演，得到區(qū)域含水量和含鹽量，綜合地理坐標(biāo)信息和植被覆蓋掩膜圖，生成含水量圖和含鹽量圖；利用區(qū)域復(fù)介電常數(shù)和含水量，進(jìn)行鹽土和堿土的區(qū)分。采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠獲取鹽漬區(qū)土壤的含水量和含鹽量，而且對(duì)地面輔助數(shù)據(jù)的依賴程度減小，同時(shí)可以很好地刻畫(huà)含水含鹽土壤的介電行為。
文檔編號(hào)G01S13/90GK101614818SQ20091008920
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者宮華澤, 王國(guó)軍, 蔡愛(ài)民, 酬 謝, 蕓 邵 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所