基于GPS-IR的土壤湿度多星非线性回归估算模型

发布时间：2021-10-09 22:55

　　由于传统方法利用单星进行土壤湿度估算精度较低,且干涉相位与土壤湿度之间的线性关系与实际情况存在差异,GPS-IR （global positioning system-interferometry reflectometry）技术可用于反演土壤湿度。考虑到多星联合反演土壤湿度具有优势,提出一种多星非线性回归估算模型。实验结果表明,该模型有效改善了单星反演出现异常跳变的现象;采用双星或三星联合建立的多星非线性回归模型的估算效果要优于单星,反演结果与土壤湿度参考值之间的相关系数r分别达到0.90和0.93以上,RMSE平均值分别达到了0.029和0.026。 

【文章来源】：遥感信息. 2020,35(02)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

部分卫星的干涉相位

本文选取7颗卫星在年积日131～245d的干涉相位作为建模的输入样本，并通过L-M方法求解出式（3）中的回归系数，建立多星非线性回归模型。然后，利用年积日246～271d的干涉相位作为测试样本，以检验模型的可行性。各建模方案的回归系数如表1、表2、表3所示，图3给出了不同方案的土壤湿度反演结果。从图3可知，单星建模反演误差较大，且存在很多异常跳变值，如PRN17、20、32等卫星在年积日210～220d这段时间出现了较多的异常跳变值。通过分析得出，这些出现异常跳变的卫星都是原始干涉相位与土壤湿度相关系数较低的卫星。而采用双星建模的效果明显优于单星，能较为准确地反映出土壤湿度的变化。三星建模的效果最好，反演结果与土壤湿度具有很强的相关性，且异常跳变值得到了有效的改善，建模误差和测试误差均取得了很好的改善。

从图3可知，单星建模反演误差较大，且存在很多异常跳变值，如PRN17、20、32等卫星在年积日210～220d这段时间出现了较多的异常跳变值。通过分析得出，这些出现异常跳变的卫星都是原始干涉相位与土壤湿度相关系数较低的卫星。而采用双星建模的效果明显优于单星，能较为准确地反映出土壤湿度的变化。三星建模的效果最好，反演结果与土壤湿度具有很强的相关性，且异常跳变值得到了有效的改善，建模误差和测试误差均取得了很好的改善。为了进一步综合评定各建模方案的可行性和有效性，本文采用相关系数（r）、均方根误差（root mean squared error,RMSE）、平均绝对误差（mean absolute deviation,MAD）对模型的建模（内符合）和测试（外符合）精度进行综合评定。各方案精度指标如图4所示。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3427144