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基于SMAP-R极化反射测量数据监测青藏高原地表冻融状态OA

Monitoring freeze-thaw states of the Qinghai Xizang(Tibetan)Plateau based on SMAP-R polarimetric observation data

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星载全球导航卫星系统反射测量(Global Navigation Satellite System-Reflectometry,GNSS-R)是一种新兴的微波遥感技术,能够利用地表反射的GNSS信号进行地表冻融探测.土壤湿度主-被动卫星(Soil Moisture Active and Passive,SMAP)在雷达传感器故障后,通过配置GNSS-R模式,成为首个具备水平和垂直极化反射信号接收能力的天基传感器.研究利用SMAP-R(SMAP-Reflectometry)长达9年的极化反射观测数据,构建了反射率、极化比及归一化第三、第四斯托克斯(Stokes)参数等特征指标,系统分析了各指标对青藏高原地表冻融状态的敏感性,并评估了其捕获冻融转换日期的能力.研究结果表明:各极化特征参数对地表冻融循环呈现差异化响应,且与地表温度的时间演变高度一致.其中,反射率与归一化第四Stokes参数对冻融状态切换最为敏感,展现出优异的极化监测性能.该研究验证了多极化GNSS-R在复杂高原环境下监测冻融状态的可行性,为未来相关遥感产品的开发提供了参考依据.

Spaceborne Global Navigation Satellite System Reflectometry(GNSS-R)is an emerging microwave re-mote sensing technique that has demonstrated significant potential for surface freeze-thaw(F/T)detection.Follow-ing the failure of its active radar instrument,the Soil Moisture Active and Passive(SMAP)satellite was reconfigured to operate in GNSS-R mode,becoming the first spaceborne sensor capable of simultaneously receiving both horizon-tal and vertical polarized GPS L2C signals reflected from the earth's surface.In this study,based on over nine years of SMAP-Reflectometry(SMAP-R)polarimetric observation data,we constructed multiple characteristic indictors,including total power reflectivity,polarization ratio,and normalized third and fourth Stokes parameters,to evaluate the sensitivity to surface F/T states over the Qinghai Xizang(Tibetan)Plateau and the capability in capturing F/T tran-sition dates.The results indicate that different polarimetric parameters exhibit distinct response characteristics to sur-face F/T cycle,showing high temporal consistency with Land Surface Temperature(LST)variations.The total power reflectivity and the normalized fourth Stokes parameter demonstrate specifically the highest sensitivity to F/T state transition,highlighting their superior performance in polarimetric monitoring.This study validates the feasibility of multi-polarization GNSS-R for F/T monitoring in complex plateau environments and offers valuable guidance for the development of future remote sensing products.

董州楠;檀波;陈岱;赵亮亮;茅乾峰;黄尧新

苏州科技大学 地理科学与测绘工程学院,江苏 苏州 215009苏州科技大学 地理科学与测绘工程学院,江苏 苏州 215009苏州科技大学 地理科学与测绘工程学院,江苏 苏州 215009苏州科技大学 地理科学与测绘工程学院,江苏 苏州 215009苏州科技大学 地理科学与测绘工程学院,江苏 苏州 215009苏州科技大学 地理科学与测绘工程学院,江苏 苏州 215009

天文与地球科学

GNSS-RSMAP地表冻融反射率斯托克斯参数

GNSS-RSMAPsurface freeze-thawreflectivityStokes parameters

《苏州科技大学学报(自然科学版)》 2026 (2)

36-42,7

国家自然科学基金项目(42204014)江苏省研究生实践创新计划项目(SJCX24_1884)

10.12084/j.issn.2096-3289.2026.02.005

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