浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院（ZJUI）副教授谭述润团队在微波遥感领域取得新的研究成果，近日发表于国际著名期刊IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing，论文第一作者为2023级电子信息专业硕士研究生张腾峰，唯一通讯作者为ZJUI副教授谭述润。

植被覆盖地表的L波段微波遥感信号受多种物理机制的联合调控，雷达后向散射与辐射计亮温并非由单一因素决定，而是同时受控于植被-土壤耦合作用、多次散射、后向增强效应及植被垂直非均匀结构等复杂过程。因此，如何在统一的物理框架内同步解释主动与被动微波观测信号，始终是该领域的核心科学难题。现有主动微波辐射传输（RT）模型普遍对上述物理过程存在不同程度的简化，难以在同一套物理参数体系下同步拟合两类观测结果，进而制约了土壤湿度、植被含水量等关键地表参数的反演精度与可靠性。

▲面向植被覆盖地表的综合主动微波辐射传输模型示意图

针对上述科学难题，本研究团队提出了一套面向植被覆盖地表的主动微波综合辐射传输模型。该模型在统一物理框架内，系统纳入体-面散射耦合机制、迭代求解的多阶散射过程、循环项主导的后向增强效应，同时完整刻画了植被垂直结构的非均质性，实现了对植被覆盖地表微波传输与散射全过程的全面物理表征。

在具体方法上，研究同时考虑了地表边界的镜面相干反射和粗糙表面的双站非相干散射，并采用高级积分方程模型与三维数值麦克斯韦模型相结合的混合策略，对下垫面土壤的双站散射进行求解，在保证物理真实性的同时兼顾计算效率。

本研究结果表明：当土壤均方根高度超过2厘米、且地表存在一定植被覆盖时，若忽略土壤双站散射效应，对L波段微波特性的预测将产生显著误差，其中交叉极化后向散射系数的误差尤为突出。基于SMAPVEX12野外观测试验数据集开展的主被动微波联合验证结果显示，在采用同一套物理输入参数的条件下，该模型对主动微波观测的预测均方根误差控制在1分贝以内，对被动微波亮温观测的预测均方根误差为3~5开尔文。本研究为森林、农田典型地表场景下雷达与辐射计的协同观测提供了更统一的物理基础，也为土壤湿度、植被含水量等关键陆表生物物理参数的高精度反演奠定了坚实的理论支撑。