邹文博，张　波，洪学宝，杨东凯，崔兆韵

1. 北京航空航天大学电子信息工程学院，北京 100191; 2. 山东省泰安农业气象试验站，山东 泰安271000



利用北斗GEO卫星反射信号反演土壤湿度

邹文博1，张波1，洪学宝1，杨东凯1，崔兆韵2

1. 北京航空航天大学电子信息工程学院，北京 100191; 2. 山东省泰安农业气象试验站，山东 泰安271000

Foundation support： The National High-tech Research and Development Program of China (863 Program) (No.2013AA122402)

摘要：提出了一种基于北斗GEO卫星反射信号的土壤湿度长期连续探测方法，建立了土壤湿度反演模型，给出了信号处理的一般流程，并搭建陆基接收平台进行了验证试验。该方法采用GNSS-R双天线体制接收处理北斗GEO卫星直射和土壤反射信号，在信号同步的基础上提取信号功率并计算土壤反射率，进而根据反演模型得到土壤湿度。以北斗GEO卫星作为信号源，该方法可以在信号处理中省去一般GNSS-R处理过程的定位解算环节，能够实现对固定区域土壤湿度的长期连续观测。试验结果表明，基于北斗GEO卫星反射信号的土壤湿度反演结果在时间和数值上均具有良好的连续性，与土壤湿度参考值相吻合，均方根误差达到0.049，较北斗IGSO和GPS MEO卫星在反演土壤湿度方面性能更优。

关键词：全球导航卫星系统；反射信号处理；遥感应用；土壤湿度反演

土壤湿度是水文、农业、气象方面的一个重要参数，对于全球水循环有着重要的影响。相对于传统的烘干称重法和时域反射仪 (time domain reflectometer，TDR)、频域反射仪 (frequency domain reflectometer，FDR)等接触式土壤湿度探测技术，微波遥感技术可以实现非接触、大范围的土壤湿度探测[1-2]。作为遥感技术的重要分支，GNSS-R技术利用导航卫星信号及其地表反射信号作为信号源，广泛应用于地球表面信息遥感领域，土壤湿度反演是其中一项重要内容[3-6]。……