居延澤地區(qū)土壤水分的遙感反演與驗(yàn)證李雁飛.pdf

1、土壤水分是地球表層系統(tǒng)中水圈的重要組成部分，其蒸發(fā)和凝結(jié)過程是聯(lián)系陸地與大氣能量交換的紐帶，是水文、氣候、生態(tài)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域進(jìn)行科學(xué)研究的關(guān)鍵要素之一。土壤水分的貯存和傳輸對(duì)環(huán)境演變起著至關(guān)重要的作用，精準(zhǔn)地測量土壤水分及其時(shí)空分布，是土壤水分監(jiān)測和環(huán)境演變研究領(lǐng)域的重點(diǎn)問題。在土壤水分獲取方法中，傳統(tǒng)測量手段采樣范圍小、效率低、信息量有限。遙感技術(shù)的應(yīng)用，有助于獲取多尺度、大范圍、高精度的地表參數(shù)信息，有助于監(jiān)測土壤水分的分布狀況，已發(fā)

2、展成為當(dāng)前最有效的手段之一，尤其是主動(dòng)微波遙感，在土壤水分反演方面具有突出優(yōu)勢(shì)。
　　居延澤地區(qū)位于干旱半干旱區(qū)，水是環(huán)境中最主要的敏感因素之一，進(jìn)行土壤水分的研究有著很重要的意義。而且居延澤遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，受人類活動(dòng)影響小，通過遙感監(jiān)測的土壤水分變化能夠反映出區(qū)域自然變化的狀態(tài)。本文的主要目的是將主動(dòng)微波遙感技術(shù)應(yīng)用于居延澤地區(qū)，研究適用于當(dāng)?shù)氐耐寥浪诌b感反演經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑢?duì)當(dāng)?shù)剡M(jìn)行土壤水分的遙感反演。
　　在研究中，首先以AIE

3、M模型為基礎(chǔ)，模擬C波段微波信號(hào)在干旱半干旱區(qū)裸露地表的后向散射特性，分析討論了后向散射系數(shù)對(duì)入射角、土壤水分和粗糙度參數(shù)的響應(yīng)關(guān)系。其次根據(jù)后向散射系數(shù)與粗糙度組合參數(shù)、菲涅爾反射系數(shù)的高度相關(guān)性，利用回歸方法建立了裸露地表反演土壤水分的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。第三，?duì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ团cAI EM模型的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以 VV極化為例，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.986，表明經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ途哂辛己玫哪M精度。第四，利用居延澤地區(qū)的部分實(shí)測數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，結(jié)合影像后向散射系

4、數(shù)，得到符合研究區(qū)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，確定最終的反演經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。最后，將?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛻?yīng)用到居延澤地區(qū)，使用經(jīng)過處理的Radarsa t-2微波影像的VV、VH極化數(shù)據(jù)，得到了居延澤地區(qū)的土壤水分反演結(jié)果圖。使用其余樣本實(shí)測值對(duì)反演結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證，得知兩者具有良好的相關(guān)性（R2=0.775），并通過了顯著性檢驗(yàn)。結(jié)合實(shí)地地表類型，對(duì)研究區(qū)土壤水分分布狀況進(jìn)行分析，研究區(qū)土壤含水量整體偏低，在0.01-0.02cm3/c m3的區(qū)域占到全部的41.58