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@novachen 2020-03-01T07:09:00.000000Z 字数 807 阅读 1159

农地灌溉调查

SAR 灌溉 土壤 湿度


需求

农地的灌溉调查有几个特点:
1)关键时间间隔较短,需要捕捉到灌溉发生的那个时段。因此要求时间分辨率较高,比如一周或者半个月
2)华北农田尺寸不大,要求空间分辨率较高,10米尺度是一个可以开展应用的尺度

原理

使用合成孔径雷达(SAR)的特点:
1)通常可以做到穿透云雾,全天候全覆盖,时间分辨率上可以保证
2)对于裸土中的水分变化非常敏感,变化检测方便,但是农作物长高(20cm以上)了以后难度就加大了

SAR土壤水分探测基本原理:潮湿的土地介电常数增加,在SAR影像上表现为亮度增加。

但是实际情况要复杂一些,往土地中加水的SAR回波强度不是简单的线性增加,而是开始时候先增加,在水分过多,或者出现长时间淹没的情况后,SAR回波又会大量减少,完全的水体是黑色的。
干的土地在SAR上表现为亮度A,潮湿的土地表现为亮度B,而被完全水覆盖的土地表现为亮度C,那么C < A < B。
因此要查明具体情况还是需要一些地面信息的辅助。

示例

聊城周边农地春灌周期的SAR影像变化情况,数据源是2017年2月25日至4月2日上升轨影像,间隔12天(可以通过升降轨组合加密到6天),制作成动图。

此处输入图片的描述
点击显示大图(22MB)

如果用静态图像表现变化可以用增强显示的变化检测图。下图展示了聊城附近2017年2月25日和3月9日的两期SAR影像的变化情况

此处输入图片的描述
点击显示大图(10MB)

其中黄色的部分是雷达回波增加的部分,蓝色是回波减少的部分。从农地灌溉的背景下分析,也就是黄色是灌溉后土壤水分增加的部分,蓝色是土壤变干的部分。

结论

SAR是一个对土壤水分很敏感的传感器,以目前的数据资源情况,可以在中国地区开展10米尺度6天/12天为周期的数据获取和处理。结合地面信息,以及其它传感器的辅助信息,可以精细地描绘农地灌溉和土壤水分的状态。


联系方式

陈甫 副研究员
中国科学院遥感与数字地球研究所
chenfu@radi.ac.cn
13811147935

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