高分辨率主動微波遙感的土壤水分反演與不確定性分析

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 基于主動微波遙感的土壤水分研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 主動微波傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.2.2 地表參數(shù)同步觀測試驗 4
1.2.3主動微波遙感土壤水分反演現(xiàn)狀 5
1.2.4 土壤水分反演的不確定性研究現(xiàn)狀 6
1.3 主要研究內(nèi)容 7
1.4 本書結(jié)構(gòu) 8
第2章 理論基礎(chǔ)及研究區(qū)概況 9
2.1 微波遙感原理 9
2.1.1 微波遙感 9
2.1.2 雷達方程與后向散射系數(shù) 9
2.1.3 雷達系統(tǒng)參數(shù) 10
2.2 地表參數(shù) 12
2.2.1 地表粗糙度 12
2.2.2 土壤水分 14
2.3 地表散射模型 15
2.3.1 小擾動模型SPM 16
2.3.2 積分方程模型IEM 16
2.3.3 高級積分方程模型AIEM 17
2.3.4 Oh模型 18
2.3.5 Dubois模型 19
2.4 不確定性分析 19
2.4.1 主動微波土壤水分不確定性 19
2.4.2 主動微波土壤水分不確定性來源 19
2.5 研究區(qū)及試驗數(shù)據(jù) 20
2.5.1 WATER試驗的研究區(qū) 20
2.5.2 WATER獲取的SAR數(shù)據(jù) 20
2.5.3 WATER同步觀測數(shù)據(jù) 21
2.5.4 其他數(shù)據(jù) 23
2.6 本章小結(jié) 23
第3章 裸露地表微波散射特征研究 24
3.1 設(shè)置理論模型輸入?yún)?shù)的取值范圍 24
3.1.1 粗糙度參數(shù)取值范圍設(shè)定 24
3.1.2 設(shè)置其他參數(shù)取值范圍 26
3.2 后向散射系數(shù)對地表粗糙度的響應 27
3.2.1 后向散射系數(shù)對均方根高度的響應 27
3.2.2 后向散射系數(shù)對相關(guān)長度的響應 41
3.3 后向散射系數(shù)對土壤水分的響應 50
3.4 后向散射系數(shù)對雷達入射角的響應 53
3.5 極化后向散射系數(shù)對地表土壤溫度的響應 56
3.6 后向散射特征分析小結(jié) 57
第4章 基于組合粗糙度和地表差異性的土壤水分反演方法 59
4.1 粗糙度參數(shù)的不確定性問題與已有的解決方法 59
4.1.1 組合粗糙度 60
4.1.2 粗糙度定標 60
4.1.3 有效粗糙度 60
4.1.4 基于Dubois模型消除粗糙度參數(shù) 61
4.2 基于組合粗糙度的土壤水分反演方法 61
4.2.1 現(xiàn)有的組合粗糙度形式存在的問題 61
4.2.2 構(gòu)建合適的組合粗糙度 63
4.2.3 實驗驗證 65
4.2.4 與其他形式的組合粗糙度反演結(jié)果對比 68
4.3 地表差異性的量化 71
4.3.1 地表差異性引入的不確定性 71
4.3.2 地表差異性的量化 72
4.3.3 去除地表差異性的不確定性 74
4.3.4 驗證有效性 75
4.3.5 結(jié)果分析 78
4.4 本章小結(jié) 81
第5章 基于像元尺度粗糙度的土壤水分反演方法 82
5.1 改進的有效粗糙度反演算法 82
5.1.1 有效粗糙度傳統(tǒng)算法的問題 82
5.1.2 基于像元的最佳有效粗糙度的反演算法 86
5.1.3 實驗驗證 88
5.1.4 結(jié)論 91
5.2 基于貝葉斯理論的粗糙度概率反演 91
5.2.1 貝葉斯概率反演模型原理 91
5.2.2 似然函數(shù) 92
5.2.3 貝葉斯概率反演的思路 93
5.2.4 反演實驗 94
5.2.5 結(jié)論與分析 94
5.3 各種土壤水分方法對比分析 96
5.4 本章小結(jié) 100
第6章 土壤水分反演的不確定性分析 101
6.1 不確定性分析的內(nèi)容 101
6.1.1 試驗方案 101
6.1.2 參數(shù)標定 102
6.2 粗糙度不確定性分析實驗 103
6.2.1 模擬數(shù)據(jù)實驗 103
6.2.2 實測數(shù)據(jù)實驗 105
6.2.3 對比分析 109
6.2.4 誤差控制范圍 110
6.3 結(jié)論 112
6.4 本章小結(jié) 113
第7章 結(jié)論 114
7.1 研究成果 114
7.2 創(chuàng)新點 115
7.3 不足之處 116
參考文獻 117