(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111663938.8 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 黄陵县农产品质量 安全检验检测站 地址 727300 陕西省延安市黄陵县城马山 (72)发明人 曹秋梅　 (74)专利代理 机构 北京东方盛凡知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11562 代理人 许佳 (51)Int.Cl. G01N 22/04(2006.01) G01J 5/48(2006.01) G06K 9/62(2022.01) G06V 20/10(2022.01) (54)发明名称 一种多地形的微波遥感土壤湿度降尺度方 法 (57)摘要 本发明提出一种多地形的微波遥感土壤湿 度降尺度方法,包括获取研究区域的微波遥感影 像数据和热红外影像数据， 并进行预处理， 再进 行区域划分， 并截取同一区域下的遥感影像数 据， 获得该区域的地表高程数据， 再结合土壤湿 度原始数据， 构建关系表达式， 来确定降尺度因 子， 利用随机森 林算法将影 响土壤湿度的降尺度 因子通过随机森林模型构建其与土壤湿度之间 的联系， 完成微波遥感土壤湿度降尺度作业， 通 过融合数据的形式， 使 得研究区域的土壤湿度分 辨率提高， 来达到降尺度的效果， 继而能够获得 多组降尺度因子， 再通过应用具有降尺度因子的 关系表达式获得高分辨率土壤湿度， 达到降尺度 的效果， 使得本发明适应于多地形的土壤湿度降 尺度作业。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114324410 A 2022.04.12 CN 114324410 A 1.一种多地形的微波遥感土壤 湿度降尺度方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤一： 确定研究区域， 并获取该研究区域的微波遥感影像数据和热红外影像数据， 然 后对获取的微波遥感影像数据和热 红外遥感影像数据进行预处理， 之后对 经过预处理后的 微波遥感影像数据和热 红外遥感影像数据进 行区域划分， 并截取同一区域下的遥感影像数 据， 再获得 该截取区域的地表高程数据； 步骤二： 将步骤一获得的预处理后的微波遥感影像数据、 热红外遥感影像数据以及地 表高程数据与土壤湿度 原始数据进行结合， 构建关系表达式， 来确定降尺度因子， 然后再将 预处理后的微波遥感影像数据、 热红外遥感影像数据以及地表高程数据进行融合， 得到融 合后的数据； 步骤三： 将步骤二中得到的融合后的数据以及降尺度因子， 利用随机森林算法将影响 土壤湿度的降尺度因子通过随机森林模型构建其与土壤湿度之 间的联系， 从而提升微波遥 感土壤湿度地区的空间分辨 率， 完成微波遥感土壤 湿度降尺度作业。 2.根据权利要求1所述的一种 多地形的微波遥感土壤湿度降尺度方法， 其特征在于： 所 述步骤一中， 对于研究区域的微波遥感影像数据和热红外遥感影像数据的获取， 是需获取 同一时间区间下的遥感影 像数据。 3.根据权利要求1所述的一种 多地形的微波遥感土壤湿度降尺度方法， 其特征在于： 所 述步骤一中， 对获取 的微波遥感影像数据和热红外遥感影像数据进行预处理， 其处理方式 是进行遥感图像校正， 再对经过遥感图像校正后的微波遥感影像数据以及热红外遥感影像 数据进行重采样， 使校正后的微波遥感影像数据以及热红外遥感影像数据处于同一分辨率 下。 4.根据权利要求3所述的一种 多地形的微波遥感土壤湿度降尺度方法， 其特征在于： 采 用双线性插值方法来对影 像数据进行重采样， 并生成多组不同分辨 率下的遥感影 像数据。 5.根据权利要求1所述的一种 多地形的微波遥感土壤湿度降尺度方法， 其特征在于： 所 述步骤二中， 在降尺度因子的确定过程中， 需要选择对土壤水分敏感的因子指标， 继而来确 定多组不同类型的降尺度因子 。 6.根据权利要求1所述的一种 多地形的微波遥感土壤湿度降尺度方法， 其特征在于： 所 述步骤二中， 根据得到的融合后的数据， 来采集确定的降尺度因子所对应的参数。 7.根据权利要求1所述的一种 多地形的微波遥感土壤湿度降尺度方法， 其特征在于： 所 述步骤三中， 随机森林模型的计算公式为： SM＝fRF(C) 式中， SM表示土壤 湿度值， fRF表示一个非线性 函数， C表示 为输入向量。 8.根据权利要求4所述的一种 多地形的微波遥感土壤湿度降尺度方法， 其特征在于： 对 于不同分辨率下的遥感影像数据， 取其中分辨率最高的遥感影像数据作为降尺度模型的输 入数据， 其 他的遥感影 像数据作为降尺度模型的训练数据。 9.根据权利要求1所述的一种 多地形的微波遥感土壤湿度降尺度方法， 其特征在于： 所 述步骤三中， 降尺度因子的参数 是从融合后的数据中提取 出。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114324410 A 2一种多地形的微 波遥感土壤湿度降尺度方 法 技术领域 [0001]本发明涉及土壤湿度降尺度技术领域， 尤其涉及 一种多地形的微波遥感土壤湿度 降尺度方法。 背景技术 [0002]全球气候模式能很好地预估未来全球气候变化， 但目前它输出的空间分辨率(通 常为300千米左右)较低， 缺少详细的区域气候信息， 难以对区域气候做出合理的预测。 降尺 度可以弥补 全球气候模式预测区域气候变化的局限， 它可以把全球气候模式提供的大尺度 气候信息转 化为区域尺度的气候信息(如气温、 降水等)， 从而实现对区域气候预测； [0003]通常定义降尺度是为了建立代表大尺度信息变量与小尺度信息变量之间的关系， 大尺度变量的变化过程缓慢， 它代表一个广大区域的环流特征， 如大气涛动、 环流型等； 而 小尺度变量的变化过程较快速， 它代表局地的气温、 降水等， 之所以提出降尺度， 是为了解 决模式的预测能力无法满足现实预测预估的需要这一问题， 虽然， 大尺度变量的可预报性 较高， 但现实中我们需要更多的局 地气象要素信息， 而模式直接输出 的气象要素不能满足 精度要求， 这 就需要把大尺度变量进行降尺度处 理， 来得到小尺度的要素信息； [0004]土壤水分参与地气水分和能量交换， 从而对作物生长、 流域水文过程和气候变化 产生重要影响， 继而准确获取土壤湿度时空变化分布信息具有重要意义， 而传统的多地形 微波遥感土壤湿度降尺度方法通常只是采用单一的降尺度 因子来进行研究， 受范围限制， 不能适应于多地形 的区域进行土壤湿度研究， 同时， 微波遥感影像数据的空间分辨率较为 粗糙， 难以满足现在的应用需求， 因此本发明提出一种多地形的微波遥感土壤湿度降尺度 方法以解决现有技 术中存在的问题。 发明内容 [0005]针对上述问题， 本发明的目的在于提出一种多地形的微波遥感土壤湿度降尺度方 法， 该种多地形的微波遥感土壤湿度降尺度方法通过引入热红外遥感影像数据以及地表高 程数据， 来与微波遥感影像数据进行融合， 并结合多降尺度因子， 来解决现有技术中空间分 辨粗糙。 不能适应于多地形的问题。 [0006]为实现本发明的目的， 本发明通过以下技术方案实现： 一种多地形的微波遥感土 壤湿度降尺度方法， 包括以下步骤： [0007]步骤一： 确定研究区域， 并获取该研究区域的微波遥感影像数据和热红外影像数 据， 然后对获取 的微波遥感影像数据和热红外遥感影像数据进行预处理， 之后对经过预处 理后的微波遥感影像数据和热 红外遥感影像数据进行区域划分， 并截取同一区域下的遥感 影像数据， 再获得 该截取区域的地表高程数据； [0008]步骤二： 将步骤一获得的预处理后的微波遥感影像数据、 热红外遥感影像数据以 及地表高程数据与土壤湿度原始数据进 行结合， 构建关系表达式， 来确定降尺度因子， 然后 再将预处理后的微波遥感影像数据、 热红外遥感影像数据以及地表高程数据进行融合， 得说　明　书 1/4 页 3 CN 114324410 A 3