《土壤濕度主被動微波遙感全極化信號數值仿真》是依託武漢大學，由徐鵬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：土壤濕度主被動微波遙感全極化信號數值仿真
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐鵬
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
土壤濕度微波遙感反演精度受控於物理模型及土壤粗糙面模型，高斯相關粗糙面模型的後向散射和發射率結果都低於測量值。實測表明地表是指數相關粗糙面，其一維粗糙面的矩量法數值仿真驗證了它的後向散射和發射率遠大於高斯相關的，並且常用的AIEM計算指數相關粗糙面不再有效。對於二維指數相關土壤粗糙面的電磁數值仿真，必須取高階基函式和足夠大的樣本面積、離散密度，才能保證特別是交叉極化分量和發射率的計算精度。本研究截斷粗糙譜的高頻分量克服計算收斂困難，發展並行的混合UV-SMCG快速算法，從而大幅度降低計算量和記憶體。擬在1.26～36.5 GHz範圍內，基於嚴格的Maxwell方程，仿真二維指數相關地表的全極化信號矩量法解。其在L波段的結果，包括交叉極化分量，將套用於我國土壤濕度微波遙感及美國的SMAP計畫，以更精確地反演全球土壤濕度；另外，其全極化信號的頻率特性將為今后土壤遙測的發展提供理論支撐及技術儲備。
結題摘要
土壤水分對全球碳循環、水循環和氣候變化研究至關重要。而遙感信號中，地表粗糙度的影響很大，並與土壤濕度耦合在一起。我們對粗糙面散射和輻射問題進行了深入研究，並獲得了一系列的研究成果。首先，我們研究了風侵蝕類波紋狀隨機粗糙面的散射。通常，由於非相干散射包含粗糙度和介電常數信息，可用於土壤濕度、海表風速等的反演，比較受重視；而常規高斯粗糙面的相干波散射僅可能出現在鏡向上，被認為不那么重要。但我們的研究表明，波紋狀粗糙面的相干散射是多方向的，其相干散射方向圖包含有粗糙面的幾何結構信息，可用於設計新的成像系統。其次，鑒於格陵蘭島的遙測結果出現了罕見的極大第三、第四Stokes參數，第一、第二Stokes參數降低，我們研究了雙層隨機粗糙面的Stokes參數，在L、X、和K波段都得到能跟測量結果比擬的數值結果，揭示其電磁作用機理，對格陵蘭島表面風速的反演有積極的作用。另外，我們研究了左手介質隨機粗糙面的吸波特性，首次發現其粗糙度對吸收率的負貢獻，與正常介質是完全相反的。同時從理論上對這種反常物理現象進行了解釋。目前，我們正著手數值結果和地物遙感實用的散射矩陣、相干矩陣和協方差矩陣的聯繫。
