多星融合的土壤濕度滾動(dòng)式估算模型

摘要：全球定位系統(tǒng)干涉反射測(cè)量(GPS-IR)是一種新的遙感技術(shù),可用于估算近地表土壤水分含量。考慮到多衛(wèi)星融合的優(yōu)勢(shì)和土壤濕度的時(shí)空尺度性,提出一種基于多星融合的土壤濕度最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVM)滾動(dòng)式估算模型。首先通過(guò)低階多項(xiàng)式擬合分離GPS衛(wèi)星直射和反射信號(hào),進(jìn)而建立反射信號(hào)正弦擬合模型,獲取相對(duì)延遲相位。最后,通過(guò)線性回歸模型有效分析和選取多衛(wèi)星相對(duì)延遲相位,并建立基于多星融合的最小二乘支持向量機(jī)模型進(jìn)行滾動(dòng)式估算土壤濕度。以美國(guó)板塊邊界觀測(cè)計(jì)劃PBO提供的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為例,對(duì)比分析利用單顆、多顆GPS衛(wèi)星進(jìn)行土壤濕度滾動(dòng)式估算的可行性和有效性。經(jīng)理論分析和兩個(gè)測(cè)站實(shí)驗(yàn)表明:該模型充分發(fā)揮了LS-SVM的優(yōu)勢(shì),有效綜合了各衛(wèi)星的性能,改善了采用單顆衛(wèi)星進(jìn)行土壤濕度估算時(shí),其結(jié)果極易出現(xiàn)異常跳變的現(xiàn)象;模型只需較少的建模數(shù)據(jù),采用滾動(dòng)式能實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的估算,估算誤差較為穩(wěn)定;模型所估算的結(jié)果與土壤濕度實(shí)測(cè)值之間的相關(guān)系數(shù)X以及均方根誤差分別為0.942和0.962, 0.072和0.032,相對(duì)于部分單一衛(wèi)星至少提高了 18.18%。因此,土壤濕度問(wèn)題可作為非線性事件處理,采用多衛(wèi)星融合估算是可行和有效的。