Comparison and Analysis of GNSS-MR Vegetation Index Inversion Characteristics Based on Two Multipath Parameters

LI Junhao; WANG Xiaolei

doi:10.13203/j.whugis20240411

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Comparison and Analysis of GNSS-MR Vegetation Index Inversion Characteristics Based on Two Multipath Parameters

Geodesy and Survey Engineering | 更新时间：2026-11-05

- Comparison and Analysis of GNSS-MR Vegetation Index Inversion Characteristics Based on Two Multipath Parameters
- Geomatics and Information Science of Wuhan University Vol. 51, Issue 7, Pages: 1384-1394(2026)
- 作者机构：
  
  河海大学地球科学与工程学院，江苏南京，211100
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13203/j.whugis20240411
  CLC： P237;P228
- Received：09 May 2025，
  
  Published：05 July 2026
- 稿件说明：
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李俊豪,王笑蕾.基于两种多路径参数的GNSS-MR植被指数反演特性对比与分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2026,51(7):1384-1394.

LI Junhao,WANG Xiaolei.Comparison and Analysis of GNSS-MR Vegetation Index Inversion Characteristics Based on Two Multipath Parameters[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2026,51(7):1384-1394.
李俊豪,王笑蕾.基于两种多路径参数的GNSS-MR植被指数反演特性对比与分析[J].武汉大学学报（信息科学版）,2026,51(7):1384-1394. DOI：10.13203/j.whugis20240411

LI Junhao,WANG Xiaolei.Comparison and Analysis of GNSS-MR Vegetation Index Inversion Characteristics Based on Two Multipath Parameters[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2026,51(7):1384-1394. DOI：10.13203/j.whugis20240411

摘要

归一化差异植被指数（normalized difference vegetation index

NDVI）是监测植被变化的重要参数之一。随着全球导航卫星系统（global navigation satellite system

GNSS）的不断发展，GNSS多路径反射测量技术被证明具有监测植被变化的潜力。基于GNSS信噪比数据提取的归一化振幅

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（normalized amplitude）和基于GNSS多路径数据提取的归一化微波反射指数（normalized microwave reflectance index

NMRI）是两类常用的NDVI反演参数。首先，利用板块边界观测网中P042、P052和P675 3个站点长达12年的GNSS数据进行实验，发现

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、NMRI与NDVI之间均存在良好的线性相关关系，相关系数介于0.58~0.86。然后，利用第五代欧洲中期数值预报中心大气再分析数据集及干旱数据，探讨气象干旱与NDVI、

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和NMRI之间的对应变化关系，当降水量较少、气候干旱时，对应的NDVI、

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和NMRI值均减小。最后，进一步提取了GPS、GLONASS和Galileo不同频点信号对应的NMRI参数，分析其与NDVI之间的相关性。结果表明，当站点周围植被类型为草地和农作物时，三大系统不同频点的NMRI均与NDVI呈现较好的对应关系，多模多频GNSS信号被证明具有植被指数可监测性。

Abstract

Objectives

The normalized difference vegetation index (NDVI) is one of the important parameters for monitoring vegetation changes. With the continuous development of the global navigation satellite system (GNSS)

GNSS multipath reflectometry technology has been proven to have the potential for monitoring vegetation changes. This paper aims to explore the

correlations between NDVI and the normalized amplitude (

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) and normalized microwave reflectance index (NMRI) obtained from GNSS interferometry reflectometry to assess the application potential of GNSS signals in vegetation monitoring.

Methods

The study used GNSS signal-to-noise ratio data to calculate

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and NMRI

analyzing their correlations with NDVI and change trends. In addition

total precipitation data from the European centre for medium-range weather forecasting reanalysis v5 and drought severity data were utilized to explore the relationship between precipi

tation/drought and

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and NMRI. Further analysis was conducted on the correlation between NMRI parameters and NDVI at different frequency points under the GPS

GLONASS

and Galileo systems.

Results

Analysis of experimental data from three plate boundary observatory sites (P042

P052

and P675) reveal strong linear correlations between

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and NDVI

as well as between NMRI and NDVI

with correlation coefficients ranging from 0.58 to 0.86. When the surrounding vegetation types were grassland and crops

NMRI at different frequency points across all three GNSS systems dem

onstrate good correspondence with NDVI. Notably

among the three frequency bands

the L1-band NMRI exhibites the strongest correlation with NDVI

with coefficients ranging from 0.46 to 0.89

which may be attributed to the shortest wavelength of the L1 signal.

Conclusions

The study shows that multi-constellation and multi-frequency GNSS signals can effectively monitor vegetation indices

which validates the application potential of GNSS interferometric reflectometry technology for monitoring vegetation changes and provides important data support for future research.

关键词

Keywords

references

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