AIEM模型介电特性及对雷达后向散射系数的响应研究

发布时间：2018-04-04 10:24

本文选题：盐渍土　切入点：介电常数　出处：《新疆大学》2016年硕士论文

【摘要】：土壤盐渍化是指土壤剖面或地下水的盐分随毛管水上升到地表,水分蒸发盐分在地表聚积的过程。人类活动和自然条件对水盐共同作用导致土地退化,土壤盐渍化是其构成主要形式之一。土壤盐渍化常见于蒸降比高、地下水位高的地区,已经成为限制绿洲农业发展的重要因素。我国尤其是新疆地区土壤盐渍化问题突出,限制了绿洲经济的正常发展,因此,从土壤盐渍化发生发展机理上了解盐渍化产生的原因及发展趋势,就可以从根本上解决土壤盐渍化问题,从而带动绿洲经济的发展。微波遥感可以全天候、全天时的探测地物目标,而且对土壤、植被、冰雪等有一定的穿透能力,可以不受大气的影响,也不受日夜光照条件的限制的优势,直接获取近地物的信息,弥补了光学遥感在监测土壤盐渍化方面的不足,为微波遥感监测土壤盐渍化提供理论和实验基础。介电常数是土壤特性中一个重要因子,使用介电常数来监测盐渍土水盐含量,并使用遥感手段来反演土壤含盐量、含水量的工作研究不多。本文基于此,首先选取最优的介电模型,分析介电模型中各个参数与介电常数的响应关系,并用野外实测介电常数验证模型的适用性。其次,在入射角、粗糙度一定的情况下,以实测土壤含盐量、含水量模拟介电常数输入到AIEM模型中,模拟地表的后向散射系数,并处理四种极化方式下的微波遥感影像,提取特征点的后向散射系数,分析它们的拟合关系,为干旱区土壤盐渍化的微波遥感反演提供理论基础。研究结果表明:(1)通过介电模型各参数与介电常数的响应分析,了解介电常数与体积含水量、含盐量、土壤容重等的响应关系:土壤体积含水量与土壤介电常数实部呈现显著性响应,拟合度达到99%;介电常数虚部的大小主要在于含盐量,体积含水量对于虚部的影响程度小于含盐量的影响强度。另外,利用野外实测土壤含盐量、含水量模拟介电常数与实测土壤介电常数拟合分析,拟合效果较好,说明修正Dobson介电模型在渭库绿洲比较适合。(2)基于AIEM模型,建立土壤含盐量、体积含水量的模型数据库,分析水盐对后向散射系数的响应。在一定的含盐量、入射角和地表粗糙度的情况下,后向散射系数随着含水量的增加而增大,显著性响应。通过进一步分析含盐量对后向散射系数的响应,曲线特征相似,含盐量对后向散射系数影响较小;在一定体积含水量、入射角和地表粗糙度的情况下,后向散射系数随着含盐量的增加稍有增加,但整体曲线趋于直线,变化不明显,响应较小。(3)利用AIEM模型,在一定入射角、粗糙度情况下,模拟采样点的后向散射系数,并对雷达影像进行处理,提取相应点的后向散射系数,分析AIEM模型和雷达影像的拟合关系发现,VV和HH同极化方式相关性不显著,HV和VH交叉极化方式下雷达影像与模型呈现显著相关,相关系数R2≈0.65。介电常数作为AIEM模型中最重要的参数,说明介电常数是影响雷达影像后向散射系数的主要因素,因此使用介电常数来监测土壤含盐量、含水量具有一定的潜力。另外,提供了一种使用微波遥感影像反演土壤含水量新思路。
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【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S156.41

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