利用多时相Sentinel-1 SAR数据反演农田地表土壤水分

摘要：

土壤水分是陆面生态系统水分和能量循环的重要变量，在农田干旱监测、作物长势监测和作物估产等应用研究中具有重要的作用。该文结合基于变化检测的Alpha近似模型，利用Sentinel-1卫星获取的多时相C波段合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）数据，实现了农田地表土壤水分的反演。该文首先利用微波辐射传输模型验证了Alpha近似模型在土壤水分反演中的合理性。研究发现，对于土壤散射占主导的区域，Alpha近似模型对辐射传输模型有较好的近似，能够有效地消除地表粗糙度和植被对雷达后向散射系数的影响。在此基础上，结合怀来研究区多时相Sentinel-1 SAR数据，利用Alpha近似模型构建了土壤水分观测方程组，通过求解方程组得到了农田地表土壤水分。地面验证结果表明，土壤水分反演的均方根误差（root mean square error，RMSE）为0.06 cm3/cm3，平均偏差为0.01 cm3/cm3，精度较好。该文研究为利用高重访周期、多时相的Sentinel-1 SAR数据获取农田地表土壤水分提供了参考。

关键词：土壤水分、遥感、合成孔径雷达、反演、多时相、农田地表

分类号：TP751;S127;S152.7(遥感技术)

资助基金：国家自然科学基金重点项目41230747；中国博士后科学基金特别资助项目2015T80012

在线出版日期：2016-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：142-148