微波遙感可用來測量地球表面的土壤水分，但傳感器接收到的微波信號是土壤水分、土壤溫度、地表粗糙度、植被覆蓋和大氣條件等信號的非線性混合。如何在復(fù)雜且非線性的混合信號中精準(zhǔn)提取土壤水分信息，是遙感反演的難點(diǎn)，尤其當(dāng)缺乏大量先驗(yàn)信息時，傳統(tǒng)方法往往面臨“病態(tài)反演問題”。

　　近日，中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院聯(lián)合青藏高原研究所、山西師范大學(xué)、北京師范大學(xué)等，將盲源分解技術(shù)引入土壤水分遙感估算研究，對遙感信號中的各種混雜信息進(jìn)行“拆解”。研究人員基于對時間序列微波亮溫信號結(jié)構(gòu)特征的理解，結(jié)合單通道與多通道盲源分解技術(shù)，構(gòu)建出“自適應(yīng)噪聲的完備集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（CEEMDAN）-多維矩陣重構(gòu)-非負(fù)矩陣分解”的土壤水分估算新路徑。研究通過CEEMDAN單通道分解將時間序列微波亮溫分解為多尺度本征模態(tài)函數(shù)，提升數(shù)據(jù)維度和時間特征表達(dá)能力；采用非負(fù)矩陣分解開展多通道分解與特征提取，識別與土壤水分變化高度相關(guān)的獨(dú)立源信號；構(gòu)建源信號與實(shí)測土壤水分之間的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)土壤水分高精度估算。

　　青藏高原典型觀測網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)表明，這一方法具有良好的區(qū)域適用性和穩(wěn)定性，降低了對地表粗糙度、植被等信息的依賴，僅利用亮溫時間序列自相關(guān)性約束與少量地面觀測信息，便可實(shí)現(xiàn)對土壤水分的高精度估算。

盲源分解與土壤水分反演的關(guān)系