恭喜西北農(nóng)林科技大學曹培獲國家專利權
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龍圖騰網(wǎng)恭喜西北農(nóng)林科技大學申請的專利基于無人機微波及多光譜的非均質(zhì)覆被農(nóng)田土壤水分反演方法獲國家發(fā)明授權專利權,本發(fā)明授權專利權由國家知識產(chǎn)權局授予,授權公告號為:CN115166731B 。
龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權局官網(wǎng)在2025-05-23發(fā)布的發(fā)明授權授權公告中獲悉:該發(fā)明授權的專利申請?zhí)?專利號為:202210845309.5,技術領域涉及:G01S13/89;該發(fā)明授權基于無人機微波及多光譜的非均質(zhì)覆被農(nóng)田土壤水分反演方法是由曹培;韓文霆設計研發(fā)完成,并于2022-07-19向國家知識產(chǎn)權局提交的專利申請。
本基于無人機微波及多光譜的非均質(zhì)覆被農(nóng)田土壤水分反演方法在說明書摘要公布了:一種基于無人機微波及多光譜的非均質(zhì)覆被農(nóng)田土壤水分反演方法,其步驟如下:將大氣層等效為透明介質(zhì),植被層等效為非均質(zhì)半透明介質(zhì),地表等效為粗糙表面自然介質(zhì),從而將近地遙感條件下覆被農(nóng)田在物理上抽象為非均質(zhì)多層介質(zhì)模型;利用多物理場耦合仿真,研究所述非均質(zhì)多層介質(zhì)模型的雷達回波傳輸機理;協(xié)同應用無人機多光譜數(shù)據(jù)與微波遙感數(shù)據(jù),剔除非均質(zhì)因素對土壤水分反演的影響,提取土壤水分敏感性參數(shù);利用所述土壤水分敏感性參數(shù),建立覆被農(nóng)田土壤水分無人機微波反演模型。該發(fā)明將為覆被農(nóng)田土壤生理生化參數(shù)遙感監(jiān)測提供新的技術方法和模型工具,同時為高精度、高效率農(nóng)田尺度的土壤墑情快速感知和水肥調(diào)控管理提供科學依據(jù)。
本發(fā)明授權基于無人機微波及多光譜的非均質(zhì)覆被農(nóng)田土壤水分反演方法在權利要求書中公布了:1.一種基于無人機微波及多光譜的非均質(zhì)覆被農(nóng)田土壤水分反演方法,其特征在于,包括如下步驟:步驟1,將大氣層等效為透明介質(zhì),植被層等效為非均質(zhì)半透明介質(zhì),地表等效為粗糙表面自然介質(zhì),從而將近地遙感條件下覆被農(nóng)田在物理上抽象為非均質(zhì)多層介質(zhì)模型;其中,以二維隨機粗糙面表示實際農(nóng)田地表,將無植被覆蓋的農(nóng)田表面看作是由大、小尺度起伏波或多個尺度波連續(xù)分布疊加組成的粗糙表面,從而將有植被覆蓋的農(nóng)田表面即覆被農(nóng)田等效為一個非均質(zhì)多層介質(zhì)模型;其中植被層看作作物冠層包裹著空氣組成的多孔物質(zhì),用混合介質(zhì)層來近似表示;步驟2,利用多物理場耦合仿真,研究所述非均質(zhì)多層介質(zhì)模型的雷達回波傳輸機理,方法如下:利用多物理場耦合仿真方法,求解入射波在不同介質(zhì)層上下表面的幅值、相位角、波速,從而得到電磁波在不同介質(zhì)中的透射系數(shù)、散射系數(shù)以及波速變化規(guī)律,并通過改變非均質(zhì)多層介質(zhì)模型各層介質(zhì)的參數(shù),獲取相應參數(shù)變化對雷達回波傳輸特征的影響規(guī)律;所述微波在非均質(zhì)多層介質(zhì)模型中的透射系數(shù)、波速和后向散射系數(shù)的獲取方法是:在已知雷達發(fā)射電磁波頻率、幅值、入射角前提下,對雷達天線接收到的后向散射回波,截取波譜中包含覆被農(nóng)田信息的波段,對其進行時頻分析,獲取與覆被農(nóng)田土壤水分信息相關的后向散射系數(shù);所述粗糙表面自然介質(zhì)中的參數(shù)包括粗糙度和土壤等效介電常數(shù),當作物覆蓋土壤層達到設定程度,忽略粗糙度的影響;土壤等效介電常數(shù)與含水率直接相關,在模型求解過程中,改變土壤等效介電常數(shù),獲得含水率對電磁波傳輸機理的影響規(guī)律;在實際測量中通過電磁波傳輸規(guī)律反演土壤含水率;所述非均質(zhì)半透明介質(zhì)中的參數(shù)包括等效光學厚度、占空比和等效介電常數(shù);對應不同生育期,植被層高度、覆蓋度、葉面積指數(shù)、作物冠層含水率情況發(fā)生變化,在多物理場耦合分析軟件中改變參數(shù),即可分析參數(shù)變化對電磁波傳輸機理的影響規(guī)律;步驟3,協(xié)同應用無人機多光譜數(shù)據(jù)與微波遙感數(shù)據(jù),剔除非均質(zhì)因素對土壤水分反演的影響,提取土壤水分敏感性參數(shù);步驟4,利用所述土壤水分敏感性參數(shù),建立覆被農(nóng)田土壤水分無人機微波反演模型。
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