发展,利用微波数据对土壤水分监测的研究已取得了长足进步,特别是合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR) 技术不断的改进,以其多频率、多极化(或者全极化)、多角度以及可变工作模式等能力,在土壤水分研究中变得日益重要。通过SAR技术监测土壤水分,主要利用的是雷达天线收集到的雷达回波信号经处理后能够得到反映地物信息的后向散射信号,并且这种后向散射信号与土壤水分之间存在的密切关系的原理。随着 Envisat ASAR、Radarsat-2等卫星的发射,可利用的SAR数据越来越多,这为土壤水分的反演提供了极大的便利。目前,虽然SAR遥感监测土壤水分还存在许多难点,比如植被影响的去除、地形影响的去除、以及更准确的反演模型、算法的建立等,但是我们相信通过国内外研究者不断地努力,利用SAR反演土壤水分必将会取得更大的进步。 1.2SAR图像土壤含水量反演算法国内外研究现状在利用SAR遥感监测土壤含水量的几十年历史中,许多研究成果表明,土壤含水量对雷达后向散射的影响很大,通过SAR提取土壤含水量可以使反演的可靠性和准确性大大地提高。由SAR数据反演土壤水分的同时,虽然还有地表粗糙度、植被层等因素对后向散射的影响,但是可以利用SAR具有多角度、多极化、多波段等特点以及植被微波散射模型对这些因素进行去除。下面分别介绍裸土以及植被覆盖区土壤含水量反演的研究现状。 1.2.1裸土含水量反演研究现状利用微波遥感监测土壤水分,最早是Ulaby等[12]的研究,他们在1978年又通过大量实验数据提出了地表的后向散射系数主要由土壤介电常数与地表粗糙度决定[13]。在微波波段土壤介电常数与土壤水分之间有着密切关系[14-15],土壤水分如果不一样,则土壤介电常数就会不一样,进而土壤反射的微波信号就会不同, 在雷达图像上表现为亮度值的变化,由此可建立土壤含水量同微波后向散射间的
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