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本发明公开一种基于比值法的农田土壤水分反演方法及系统，首先获取SAR影像和光学影像，并进行预处理；然后提取后向散射系数以及植被描述参数；构建土壤水分估算数据集，并确定训练集和测试集；在训练集上构建比值方程；基于最小代价函数策略估算土壤水分和估算精度；有效粗糙度参数条件下构建的比值方程为最终的土壤水分估算模型；最后进行精度验证。本发明提供的方法利用比值方法分离植被散射贡献，简便且计算高效，减少了对于实测粗糙度参数的依赖，通过SAR提取的植被描述参数，以及借助光学数据提取植被参数，用于表征比值方程中植被的散射特征，发挥了光学数据能较好的表征植被生长状况的优势，在一定程度上提高了土壤水分的反演精度。