摘要:大气延迟是合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)的主要误差源之一,对其进行高精度改正是提升InSAR应用可靠性的关键。基于外部数据(如成像光谱仪、气象模型产品等)进行InSAR大气改正是当前应用最为广泛的技术手段。在我国第一代全球大气和陆面再分析产品(China’s First Generation Global Atmosphere and Land Reanalysis Product,CRA)基础上,新一代中国全球大气再分析产品(China Meteorological Administration Global Atmospheric Reanalysis Version 1.5,CMA-RA V1.5,简称CRA1.5)提供了逐小时更新、水平分辨率达10 km、覆盖1979年至今的全球三维大气参数。本文首次将CRA1.5产品应用于InSAR大气延迟误差改正,并对其性能进行系统性评估。首先采用分层积分方法对再分析数据中的位势高度、温度及比湿参数进行高分辨率垂直插值,精确估计天顶对流层延迟;进而结合迭代对流层分解模型,将离散对流层延迟插值为空间连续延迟场,用于改正干涉相位中的大气信号。在中国山东省与美国加利福尼亚州两个研究区,利用2021-2023年哨兵一号卫星数据,生成共870幅干涉图,从相位统计量、空间结构与地形相关性等多个维度构建综合评估体系,全面检验了CRA1.5的改正性能,并与广泛应用的第五代欧洲中期天气预报中心气候再分析数据(Fifth Generation ECMWF Atmospheric Reanalysis of the Global Climate,ERA5)和通用型卫星雷达大气改正系统(Generic Atmospheric Correction Online Service for InSAR,GACOS)进行了对比。结果表明,CRA1.5可显著降低干涉图相位标准差(两个研究区内平均降幅超过30%),有效抑制长波大气信号及高程相关误差,综合性能与ERA5和GACOS相当。CRA1.5具备优良的时空一致性与可靠性,能够有效削弱InSAR大气延迟误差,为我国发展自主可控的高精度大气改正技术提供了重要数据支撑,对推动国产再分析资料在遥感定量化应用方面具有重要意义。
摘要:准确估算叶片叶绿素含量(Leaf Chlorophyll Content,LCC)对作物生理监测和精准农业管理具有重要意义。然而,传统基于可见光-近红外冠层反射率的植被指数(Vegetation Index,VI)在LCC反演中面临诸多挑战:其一,LCC与冠层结构信号混淆,导致光谱响应中目标信息与结构噪声高度耦合;其二,不同作物类型间的冠层结构异质性进一步加剧了VIs对结构参数的敏感性差异,显著限制了模型的跨作物泛化能力及应用范围。针对上述问题,本研究提出一种遥感机理与深度学习双驱动的LCC反演框架,旨在削弱冠层结构影响并提升模型在不同主粮作物间的适应性。该方法首先基于PROSAIL辐射传输模型模拟多种叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)与LCC组合,构建低LAI敏感性的植被指数比值特征集(Vegetation Index Ratio Feature Set,VIRFS);随后结合主动学习策略,优化迁移学习中目标区域样本的选择过程,在有限标注样本下实现高效模型微调。模型在中国东北(玉米、水稻、大豆)、黄淮平原(小麦)和长江流域(水稻)三大农业区的主粮作物数据集上进行了系统验证。结果表明:(1)本文提出的混合方法在异地主粮作物LCC反演中表现出色,模型在不同主粮作物场景下R2稳定高于0.69,RMSE低于4.77 μg/cm2。(2)相比传统植被指数特征集 (Vegetation Index Feature Set,VIFS),VIRFS在最优微调条件下可显著降低LAI敏感性,三个地区不同主粮作物的R2提升0.18-0.23,RMSE降低1.85-2.51 μg/cm2。(3)融合主动学习的迁移学习策略在仅使用30%本地标注样本时,即可实现不同主粮作物的高精度LCC反演(R²=0.69-0.74,RMSE=4.98-5.76 μg/cm2),相较随机采样策略精度R2提升0.02-0.16,RMSE降低0.05-1.42 μg/cm2。综上所述,本研究构建的耦合物理规律与数据驱动的反演框架,能够显著提升主粮作物LCC反演的精度与鲁棒性,为多区域、多作物LCC的无损监测提供了普适性解决方案,并有望在农业管理和作物营养诊断中发挥重要作用。