王雅婷:基于SVR的鄂尔多斯风沙滩地区土壤水分遥感反演方法研究论文

王雅婷:基于SVR的鄂尔多斯风沙滩地区土壤水分遥感反演方法研究论文

本文主要研究内容

作者王雅婷(2019)在《基于SVR的鄂尔多斯风沙滩地区土壤水分遥感反演方法研究》一文中研究指出:土壤水分是地表水循环的重要组成部分,是气象学、水文学、农学和生物学等多学科的关键参数,在水文预报、农情监测、地表碳循环、地表水分蒸发与植被蒸腾中扮演着重要的角色。我国西北干旱半干旱区,降水稀少、蒸散强烈,土壤水分作为重要的生态因子,影响着土壤和大气界面间的能量平衡,因此,研究西北地区的地表土壤水分空间分布特征对该地区水资源配置、旱情防治和生态环境监测都具有重大意义。随着遥感技术的飞速发展,为土壤水分大面积且连续地观测、获取和分析提供了可能。其中,微波遥感因具备不受天气条件限制,全天时、全天候的对地观测能力,以及对土壤水分敏感等优点,在土壤水分反演研究过程中得到广泛应用。本文基于全极化Radarsat-2 SAR数据,GF-1、Sentinel-2B光学影像数据以及野外实测数据,在综合考虑研究区地表植被特点及地表粗糙程度的前提下,选取不同植被相关参数,利用水云模型去除地表植被层的影响,通过对比土壤水分的反演精度,确定适用于表征研究区植被散射特征的最佳植被相关参数。基于水云模型提取Radarsat-2 SAR数据的裸土后向散射系数,并利用AIEM模型建立后向散射系数数据库,采用查找表法模拟地表有效粗糙度参数(S、L),构建微波-光学耦合的土壤水分支持向量回归(SVR)模型。为进一步探究全极化SAR数据中包含的地表散射信息,本文选用不同的极化分解技术提取极化特征参数,分析各极化特征参数反映出的散射特性以及与土壤水分间的相关关系,构建基于极化特征参数的土壤水分SVR模型。通过综合对比两种模型的土壤水分反演结果及精度评价指标,确定适用于风沙滩地区地表土壤水分反演的最佳反演模型。主要研究成果如下:(1)基于不同植被相关参数(LAI、NDVI、RVI、VWC)对植被散射特征的模拟结果,发现比值植被指数(RVI)为最适用于描述风沙滩地区稀疏植被散射的模型参数。(2)后向散射系数反演有效相关长度的精度与极化方式和均方根高度的选择有关,当S=0.7cm时,后向散射系数与有效相关长度的相关系数达到最大;与其它极化方式相比,VV极化具有更高的拟合精度,R2=0.806。(3)结合水云模型和AIEM模型,构建微波-光学耦合的土壤水分SVR模型,实现地表土壤水分反演。结果表明,VV极化的反演精度最高,精度评价指标R2=0.869,MAE=3.99%,RMSE=5.38%,反演的地表土壤水分空间分布特征与研究区沙丘、丘间滩地分布规律一致。(4)分别利用Cloude-Pottier和Freeman-Durden极化分解技术提取极化特征参数,分析各极化参数与地表土壤水分间的相关关系,结果表明,平均散射角(α)、特征值2、3、Freeman-Durden分解的偶次散射分量(Dbl)、体散射分量(Vol)、雷达植被指数(RVI)与土壤水分间存在较强的正相关性;单次反射特征值相对差异度(SERD)与土壤水分间存在较强的负相关性;熵(H)、特征值1、Freeman-Durden分解的单次散射分量(Odd)与土壤水分间呈弱正相关性;反熵(A)、二次反射特征值相对差异度(DERD)与土壤水分间呈弱负相关性。(5)基于不同极化特征参数所反映的散射特性以及其与地表土壤水分间的相关关系,结合主成分分析降维处理技术,获取适用于研究区地表土壤水分反演的最优特征参数,构建基于极化特征参数的土壤水分SVR模型,反演结果显示,相较于不同特征参数的直接组合,利用主成分分析降维处理得到的特征参数更适用于研究区地表土壤水分的反演。(6)综合对比两种模型的反演结果及精度评价指标,发现微波-光学耦合的土壤水分SVR模型的反演结果与野外实测数据间具有较高的一致性,更适用于风沙滩地区地表土壤水分的反演研究。

Abstract

tu rang shui fen shi de biao shui xun huan de chong yao zu cheng bu fen ,shi qi xiang xue 、shui wen xue 、nong xue he sheng wu xue deng duo xue ke de guan jian can shu ,zai shui wen yu bao 、nong qing jian ce 、de biao tan xun huan 、de biao shui fen zheng fa yu zhi bei zheng teng zhong ban yan zhao chong yao de jiao se 。wo guo xi bei gan han ban gan han ou ,jiang shui xi shao 、zheng san jiang lie ,tu rang shui fen zuo wei chong yao de sheng tai yin zi ,ying xiang zhao tu rang he da qi jie mian jian de neng liang ping heng ,yin ci ,yan jiu xi bei de ou de de biao tu rang shui fen kong jian fen bu te zheng dui gai de ou shui zi yuan pei zhi 、han qing fang zhi he sheng tai huan jing jian ce dou ju you chong da yi yi 。sui zhao yao gan ji shu de fei su fa zhan ,wei tu rang shui fen da mian ji ju lian xu de guan ce 、huo qu he fen xi di gong le ke neng 。ji zhong ,wei bo yao gan yin ju bei bu shou tian qi tiao jian xian zhi ,quan tian shi 、quan tian hou de dui de guan ce neng li ,yi ji dui tu rang shui fen min gan deng you dian ,zai tu rang shui fen fan yan yan jiu guo cheng zhong de dao an fan ying yong 。ben wen ji yu quan ji hua Radarsat-2 SARshu ju ,GF-1、Sentinel-2Bguang xue ying xiang shu ju yi ji ye wai shi ce shu ju ,zai zeng ge kao lv yan jiu ou de biao zhi bei te dian ji de biao cu cao cheng du de qian di xia ,shua qu bu tong zhi bei xiang guan can shu ,li yong shui yun mo xing qu chu de biao zhi bei ceng de ying xiang ,tong guo dui bi tu rang shui fen de fan yan jing du ,que ding kuo yong yu biao zheng yan jiu ou zhi bei san she te zheng de zui jia zhi bei xiang guan can shu 。ji yu shui yun mo xing di qu Radarsat-2 SARshu ju de luo tu hou xiang san she ji shu ,bing li yong AIEMmo xing jian li hou xiang san she ji shu shu ju ku ,cai yong cha zhao biao fa mo ni de biao you xiao cu cao du can shu (S、L),gou jian wei bo -guang xue ou ge de tu rang shui fen zhi chi xiang liang hui gui (SVR)mo xing 。wei jin yi bu tan jiu quan ji hua SARshu ju zhong bao han de de biao san she xin xi ,ben wen shua yong bu tong de ji hua fen jie ji shu di qu ji hua te zheng can shu ,fen xi ge ji hua te zheng can shu fan ying chu de san she te xing yi ji yu tu rang shui fen jian de xiang guan guan ji ,gou jian ji yu ji hua te zheng can shu de tu rang shui fen SVRmo xing 。tong guo zeng ge dui bi liang chong mo xing de tu rang shui fen fan yan jie guo ji jing du ping jia zhi biao ,que ding kuo yong yu feng sha tan de ou de biao tu rang shui fen fan yan de zui jia fan yan mo xing 。zhu yao yan jiu cheng guo ru xia :(1)ji yu bu tong zhi bei xiang guan can shu (LAI、NDVI、RVI、VWC)dui zhi bei san she te zheng de mo ni jie guo ,fa xian bi zhi zhi bei zhi shu (RVI)wei zui kuo yong yu miao shu feng sha tan de ou xi shu zhi bei san she de mo xing can shu 。(2)hou xiang san she ji shu fan yan you xiao xiang guan chang du de jing du yu ji hua fang shi he jun fang gen gao du de shua ze you guan ,dang S=0.7cmshi ,hou xiang san she ji shu yu you xiao xiang guan chang du de xiang guan ji shu da dao zui da ;yu ji ta ji hua fang shi xiang bi ,VVji hua ju you geng gao de ni ge jing du ,R2=0.806。(3)jie ge shui yun mo xing he AIEMmo xing ,gou jian wei bo -guang xue ou ge de tu rang shui fen SVRmo xing ,shi xian de biao tu rang shui fen fan yan 。jie guo biao ming ,VVji hua de fan yan jing du zui gao ,jing du ping jia zhi biao R2=0.869,MAE=3.99%,RMSE=5.38%,fan yan de de biao tu rang shui fen kong jian fen bu te zheng yu yan jiu ou sha qiu 、qiu jian tan de fen bu gui lv yi zhi 。(4)fen bie li yong Cloude-Pottierhe Freeman-Durdenji hua fen jie ji shu di qu ji hua te zheng can shu ,fen xi ge ji hua can shu yu de biao tu rang shui fen jian de xiang guan guan ji ,jie guo biao ming ,ping jun san she jiao (α)、te zheng zhi 2、3、Freeman-Durdenfen jie de ou ci san she fen liang (Dbl)、ti san she fen liang (Vol)、lei da zhi bei zhi shu (RVI)yu tu rang shui fen jian cun zai jiao jiang de zheng xiang guan xing ;chan ci fan she te zheng zhi xiang dui cha yi du (SERD)yu tu rang shui fen jian cun zai jiao jiang de fu xiang guan xing ;shang (H)、te zheng zhi 1、Freeman-Durdenfen jie de chan ci san she fen liang (Odd)yu tu rang shui fen jian cheng ruo zheng xiang guan xing ;fan shang (A)、er ci fan she te zheng zhi xiang dui cha yi du (DERD)yu tu rang shui fen jian cheng ruo fu xiang guan xing 。(5)ji yu bu tong ji hua te zheng can shu suo fan ying de san she te xing yi ji ji yu de biao tu rang shui fen jian de xiang guan guan ji ,jie ge zhu cheng fen fen xi jiang wei chu li ji shu ,huo qu kuo yong yu yan jiu ou de biao tu rang shui fen fan yan de zui you te zheng can shu ,gou jian ji yu ji hua te zheng can shu de tu rang shui fen SVRmo xing ,fan yan jie guo xian shi ,xiang jiao yu bu tong te zheng can shu de zhi jie zu ge ,li yong zhu cheng fen fen xi jiang wei chu li de dao de te zheng can shu geng kuo yong yu yan jiu ou de biao tu rang shui fen de fan yan 。(6)zeng ge dui bi liang chong mo xing de fan yan jie guo ji jing du ping jia zhi biao ,fa xian wei bo -guang xue ou ge de tu rang shui fen SVRmo xing de fan yan jie guo yu ye wai shi ce shu ju jian ju you jiao gao de yi zhi xing ,geng kuo yong yu feng sha tan de ou de biao tu rang shui fen de fan yan yan jiu 。

论文参考文献

  • [1].基于NIR-Red-LST特征空间的土壤水分估计算法研究[D]. 周亚楠.合肥工业大学2019
  • [2].基于Sentinel-1 SAR数据的表层土壤水分遥感反演[D]. 李新尧.西北大学2019
  • [3].基于主动微波遥感的典型黑土区表层土壤水分反演研究[D]. 秦乐乐.东北农业大学2019
  • [4].基于遥感与VIC模型的干旱区土壤水分时空变化特征[D]. 包青岭.新疆大学2019
  • [5].土壤水分产品降尺度及验证研究[D]. 刘静.长安大学2019
  • [6].干旱半干旱地区植被覆盖地表土壤水分反演研究[D]. 张延成.长安大学2019
  • [7].卫星遥感土壤水分产品订正方法及反演算法研究[D]. 徐作敏.中国气象科学研究院2019
  • [8].风云三号土壤水分卫星遥感反演研究[D]. 纪翔.贵州大学2019
  • [9].基于Sentinel-1A和Landsat 8影像的槎白河小流域土壤水分反演研究[D]. 蔡娅娅.贵州大学2019
  • [10].双极化SAR数据裸露地表土壤水分反演[D]. 秦小宝.长安大学2018
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  • [7].钼表面稀土氧化物掺杂Si-B抗氧化涂层的制备及性能研究[D]. 宁璠.长安大学2019
  • [8].镁铝爆炸复合板的组织及性能研究[D]. 史豪杰.长安大学2019
  • [9].某中医院污水处理站改扩建工程工艺设计研究[D]. 章亮.长安大学2019
  • [10].支持向量机在路灯节能控制策略中的应用研究[D]. 万园.重庆大学2018
  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自长安大学的王雅婷,发表于刊物长安大学2019-11-04论文,是一篇关于水云模型论文,模型论文,极化分解论文,支持向量回归模型论文,土壤水分反演论文,长安大学2019-11-04论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自长安大学2019-11-04论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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