全國(guó)土壤濕度及其變化的遙感反演與分析.pdf

1、土壤濕度是進(jìn)行農(nóng)業(yè)、水文、氣象、生態(tài)等方面研究的主要基礎(chǔ)信息，也是進(jìn)行土地退化評(píng)價(jià)及環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要指標(biāo)，土壤濕度的遙感監(jiān)測(cè)方法研究對(duì)于資源環(huán)境遙感有重要的意義。 本文結(jié)合“生態(tài)安全相關(guān)要素的定量遙感關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目中“土地退化的遙感監(jiān)測(cè)指標(biāo)定量提取與評(píng)價(jià)技術(shù)”子課題的工作，試圖在全國(guó)范圍進(jìn)行土壤表層濕度的時(shí)空序列反演，并探討全國(guó)土壤濕度分布的時(shí)空特性。 論文在對(duì)土壤濕度反演方法進(jìn)行總結(jié)及評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，選擇溫度植被干旱指

2、數(shù)(TVDI)法對(duì)全國(guó)土壤濕度進(jìn)行反演。用地表能量平衡方程對(duì)TVDI法的原理及影響因子進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)TVDI產(chǎn)生影響的因子包括太陽(yáng)總輻射、氣溫、地表反照率、空氣密度、地表發(fā)射率、風(fēng)速等，在文中著重探討了氣溫隨高程的變化對(duì)TVDI反演土壤濕度的影響。 由于氣溫隨高程變化的影響與高程有關(guān)，提出用數(shù)字高程模型(DEM)對(duì)TVDI反演過(guò)程進(jìn)行訂正的方法。參考?xì)鉁氐拇怪边f減率，用實(shí)測(cè)值相關(guān)分析的方法確定訂正系數(shù)并得到訂正后的TVDI結(jié)

3、果。訂正前后土壤濕度結(jié)果的對(duì)比分析表明，進(jìn)行訂正后的TVDI能更好地反演土壤濕度。與NSIDC網(wǎng)站提供的AMSR土壤濕度數(shù)據(jù)的比較發(fā)現(xiàn)，TVDI對(duì)土壤水分含量位于0.05～0.15g.cm-3之間的情況有最好的反映，由于這個(gè)區(qū)間包括了圖像中90％以上的像元，認(rèn)為T(mén)VDI可以反映土壤濕度的狀況。 用上述方法對(duì)2003年36旬的土壤濕度情況進(jìn)行了反演。對(duì)旬Ts-NDVI(地表溫度-植被指數(shù))空間散點(diǎn)圖的情況進(jìn)行了分析，對(duì)各旬分別確定

4、Ts-NDVI特征空間干濕邊邊界及方程。一般用Ts的最大最小值作為干濕邊邊界。由于在研究沒(méi)有去除圖像中的條帶噪聲，當(dāng)噪聲點(diǎn)較多時(shí)，用Ts的最大最小值不能得到很好的干濕邊邊界，對(duì)這種情況，用頻率法確定干濕邊的邊界。確定邊界后，對(duì)邊界的情況進(jìn)行分析，參考NDVI直方圖及散點(diǎn)圖特征，選取NDVI集中分布的區(qū)間范圍確定干濕邊方程，并在用最小二乘法進(jìn)行干濕邊擬和時(shí)對(duì)參與擬和的點(diǎn)進(jìn)行挑選，很好地去除了噪聲點(diǎn)的影響。 TVDI結(jié)果與氣候資源圖

5、集中全國(guó)相對(duì)濕度圖的對(duì)比表明，用TVDI反演土壤濕度的方法僅適用于4-10月份。由于1-3及11-12月為非作物生長(zhǎng)季，植被較少，對(duì)這些月份選取12月下旬的數(shù)據(jù)用表觀熱慣量(ATI)的方法進(jìn)行了土壤濕度反演，結(jié)果與10月份全國(guó)相對(duì)濕度圖及9月上旬作物生長(zhǎng)季表觀熱慣量圖進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，表觀熱慣量的方法對(duì)于12月份的土壤濕度情況有更好的反演效果，表觀熱慣量的方法適用于對(duì)非作物生長(zhǎng)季節(jié)的土壤濕度進(jìn)行反演。 利用4-10月份作物生長(zhǎng)季節(jié)的