本發(fā)明涉及土壤水分監(jiān)測，特別涉及一種機(jī)載光譜重構(gòu)光學(xué)衛(wèi)星遙感的區(qū)域土壤水分監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

1、土壤水分通常以土壤含水率進(jìn)行量化，其在作物長勢(shì)監(jiān)測、區(qū)域干旱監(jiān)測預(yù)警、水資源高效利用、精準(zhǔn)灌溉及智慧農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域具有重要研究價(jià)值。

2、目前，采用光學(xué)衛(wèi)星遙感能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍灌區(qū)土壤水分監(jiān)測，但由于受到空間分辨率限制和植被覆蓋度(地表空間異質(zhì)性)動(dòng)態(tài)變化的影響，導(dǎo)致其監(jiān)測土壤水分精度較低。低空無人機(jī)遙感具有超高空間分辨率、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，能夠捕捉到豐富地表信息，相較于衛(wèi)星遙感監(jiān)測土壤水分精度更高。但是，對(duì)于大范圍灌區(qū)而言，進(jìn)行覆蓋全灌區(qū)的無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)采集費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且無法保證土壤水分監(jiān)測產(chǎn)品的時(shí)效性。

3、因此，亟需一種能夠精準(zhǔn)且快速的監(jiān)測土壤水分的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問題，提供一種機(jī)載光譜重構(gòu)光學(xué)衛(wèi)星遙感的區(qū)域土壤水分監(jiān)測方法，該方法能夠精準(zhǔn)且快速監(jiān)測土壤水分。

2、本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種機(jī)載光譜重構(gòu)光學(xué)衛(wèi)星遙感的區(qū)域土壤水分監(jiān)測方法，包括：

4、獲取待監(jiān)測區(qū)域的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)以及采集待監(jiān)測區(qū)域中局部區(qū)域的無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)；

5、根據(jù)局部區(qū)域的無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)，對(duì)待監(jiān)測區(qū)域的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜重構(gòu)，得到衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的重構(gòu)衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)；

6、將重構(gòu)衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)輸入至預(yù)先訓(xùn)練好的土壤水分反演模型，得到待監(jiān)測區(qū)域的土壤含水率。

7、優(yōu)選地，根據(jù)局部區(qū)域的無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)，對(duì)待監(jiān)測區(qū)域的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜重構(gòu)，得到衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的重構(gòu)衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)，包括：

8、將局部區(qū)域的無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行升尺度轉(zhuǎn)換，確定待監(jiān)測區(qū)域的無人機(jī)光譜數(shù)據(jù)；

9、根據(jù)待監(jiān)測區(qū)域的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，確定待監(jiān)測區(qū)域的衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)；

10、通過無人機(jī)光譜數(shù)據(jù)，對(duì)衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，得到重構(gòu)衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)。

11、優(yōu)選地，光譜數(shù)據(jù)包括波段反射率和光譜指數(shù)；通過無人機(jī)光譜數(shù)據(jù)，對(duì)衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，得到重構(gòu)衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)，包括：

12、通過無人機(jī)光譜數(shù)據(jù)對(duì)衛(wèi)星波段反射率進(jìn)行重構(gòu)，得到重構(gòu)衛(wèi)星波段反射率；

13、根據(jù)重構(gòu)衛(wèi)星波段反射率和預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)換函數(shù)，確定重構(gòu)衛(wèi)星光譜指數(shù)。

14、優(yōu)選地，重構(gòu)衛(wèi)星波段反射率的計(jì)算方式為：

15、br＝bo{1+k·[fvc/(bu·bo)]}

16、其中，br為重構(gòu)衛(wèi)星波段反射率；b0為衛(wèi)星波段反射率；fvc為與光學(xué)衛(wèi)星空間分辨率尺度對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)植被覆蓋度；k為調(diào)節(jié)因子，bu為升尺度的無人機(jī)光譜數(shù)據(jù)，包括升尺度的無人機(jī)波段反射率和光譜指數(shù)。

17、優(yōu)選地，土壤水分反演模型的構(gòu)建過程，包括：

18、獲取原始衛(wèi)星訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)和無人機(jī)訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)，以及對(duì)應(yīng)的土壤含水率；

19、根據(jù)原始衛(wèi)星訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)確定原始衛(wèi)星樣本光譜數(shù)據(jù)；

20、根據(jù)無人機(jī)訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)對(duì)原始衛(wèi)星樣本光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜重構(gòu)，得到重構(gòu)衛(wèi)星樣本光譜數(shù)據(jù)；

21、通過重構(gòu)衛(wèi)星樣本光譜數(shù)據(jù)對(duì)極限學(xué)習(xí)機(jī)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到土壤水分反演模型。

22、優(yōu)選地，該方法還包括：

23、在訓(xùn)練土壤水分反演模型之前，將原始衛(wèi)星樣本光譜數(shù)據(jù)和重構(gòu)衛(wèi)星樣本光譜數(shù)據(jù)分別與土壤含水率進(jìn)行相關(guān)性分析。

24、優(yōu)選地，該方法還包括：

25、通過原始衛(wèi)星樣本光譜數(shù)據(jù)對(duì)極限學(xué)習(xí)機(jī)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到原始衛(wèi)星樣本光譜數(shù)據(jù)下土壤水分反演模型；

26、通過重構(gòu)衛(wèi)星樣本光譜數(shù)據(jù)對(duì)極限學(xué)習(xí)機(jī)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到重構(gòu)衛(wèi)星樣本光譜數(shù)據(jù)下土壤水分反演模型；

27、對(duì)原始衛(wèi)星樣本光譜數(shù)據(jù)下土壤水分反演模型和重構(gòu)衛(wèi)星樣本光譜數(shù)據(jù)下土壤水分反演模型進(jìn)行性能測試，得到原始衛(wèi)星樣本光譜數(shù)據(jù)下土壤水分反演模型的原始性能測試結(jié)果和重構(gòu)衛(wèi)星樣本光譜數(shù)據(jù)下土壤水分反演模型的性能測試結(jié)果。

28、本發(fā)明提供了一種機(jī)載光譜重構(gòu)光學(xué)衛(wèi)星遙感的區(qū)域土壤水分監(jiān)測裝置，包括：

29、獲取模塊，用于獲取待監(jiān)測區(qū)域的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)以及采集待監(jiān)測區(qū)域中局部區(qū)域的無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)；

30、重構(gòu)模塊，用于根據(jù)局部區(qū)域的無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)，對(duì)待監(jiān)測區(qū)域的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜重構(gòu)，得到衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的重構(gòu)衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)；

31、監(jiān)測模塊，用于將重構(gòu)衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)輸入至預(yù)先訓(xùn)練好的土壤水分反演模型，得到待監(jiān)測區(qū)域的土壤含水率。

32、本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述機(jī)載光譜重構(gòu)光學(xué)衛(wèi)星遙感的區(qū)域土壤水分監(jiān)測方法。

33、本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述機(jī)載光譜重構(gòu)光學(xué)衛(wèi)星遙感的區(qū)域土壤水分監(jiān)測方法。

34、本發(fā)明采用的上述至少一個(gè)技術(shù)方案能夠達(dá)到以下有益效果：

35、通過待監(jiān)測區(qū)域中局部區(qū)域的無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)對(duì)待監(jiān)測區(qū)域的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜重構(gòu)，使重構(gòu)衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)融入局部區(qū)域的無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)，這樣，以重構(gòu)衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)確定待監(jiān)測區(qū)域的土壤含水率將更為準(zhǔn)確，且保證了時(shí)效性，從而實(shí)現(xiàn)了待監(jiān)測區(qū)域精準(zhǔn)且快速的土壤水分監(jiān)測。

技術(shù)特征：

1.一種機(jī)載光譜重構(gòu)光學(xué)衛(wèi)星遙感的區(qū)域土壤水分監(jiān)測方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述局部區(qū)域的無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)，對(duì)所述待監(jiān)測區(qū)域的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜重構(gòu)，得到所述衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的重構(gòu)衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，光譜數(shù)據(jù)包括波段反射率和光譜指數(shù)；所述通過所述無人機(jī)光譜數(shù)據(jù)，對(duì)所述衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，得到所述重構(gòu)衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，重構(gòu)衛(wèi)星波段反射率的計(jì)算方式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述土壤水分反演模型的構(gòu)建過程，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

8.一種機(jī)載光譜重構(gòu)光學(xué)衛(wèi)星遙感的區(qū)域土壤水分監(jiān)測裝置，其特征在于，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的方法。

10.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1～7任一所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種機(jī)載光譜重構(gòu)光學(xué)衛(wèi)星遙感的區(qū)域土壤水分監(jiān)測方法，涉及土壤水分監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。該方法獲取待監(jiān)測區(qū)域的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)以及采集待監(jiān)測區(qū)域中局部區(qū)域的無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)；根據(jù)局部區(qū)域的無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)，對(duì)待監(jiān)測區(qū)域的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜重構(gòu)，得到衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的重構(gòu)衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)；將重構(gòu)衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)輸入至預(yù)先訓(xùn)練好的土壤水分反演模型，得到待監(jiān)測區(qū)域的土壤含水率。該方法能夠精準(zhǔn)且快速監(jiān)測土壤水分。

技術(shù)研發(fā)人員：孫世坤,姚一飛,黃組桂,楊富榮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北農(nóng)林科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9