基于MODIS數(shù)據(jù)的章丘市土壤含水量遙感反演研究.pdf

1、陸地表層和海洋生態(tài)系統(tǒng)的遙感信息獲取是全球環(huán)境變化研究的重要組成部分，其定量化的研究依賴于長期連續(xù)的觀測資料的積累和分析。其中，土壤水分是作物生長的控制性因子之一，大范圍的土壤水分監(jiān)測一直以來都是人們研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)方法只能采集到點(diǎn)的墑情信息，效率低而且耗時長，難以滿足科學(xué)研究和相關(guān)部門大面積監(jiān)測和綜合分析的需要。隨著新一代傳感器TERRA-MODIS的升空，而且MODIS數(shù)據(jù)具有高光譜分辨率以及免費(fèi)獲取等多方面的優(yōu)勢，因此基于MODI

2、S數(shù)據(jù)進(jìn)行土壤水分的監(jiān)測具有一定的實(shí)用價值。
　　本文在中德科技合作與交流項目(2007DFB70200)和山東省自然科學(xué)基金(Y2008E10)的資助下，研究的主要內(nèi)容包括:1.系統(tǒng)全面地研究了EOS計劃的歷史背景、Terra衛(wèi)星和Aqua衛(wèi)星的情況、MODIS傳感器的特點(diǎn)、MODIS數(shù)據(jù)的技術(shù)指標(biāo)和波段用途、MODIS的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品和MODIS數(shù)據(jù)的潛在應(yīng)用；2.系統(tǒng)地歸納了國內(nèi)外干旱監(jiān)測的原理和方法，包括傳統(tǒng)的干旱監(jiān)測方法和

3、遙感干旱監(jiān)測方法；3.系統(tǒng)地研究了與監(jiān)測相關(guān)的數(shù)據(jù)精處理及數(shù)據(jù)反演運(yùn)算，包括幾何校正、物理定標(biāo)、溫度計算、反照度計算等.4.研究建立了章丘市10月份中旬MODIS數(shù)據(jù)監(jiān)測土壤墑情的模型，并對模型進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　本文主要監(jiān)測了章丘地區(qū)冬小麥出苗期即10月份中旬的土壤含水量狀況，地表的植被覆蓋率比較低，選擇了適于反演低植被覆蓋率的土壤含水量的熱慣量方法。基于能量平衡基礎(chǔ)理論，利用章丘市MODIS數(shù)據(jù)的1、2、3、4、5、7、31通道

4、的數(shù)據(jù)，反演了模型需要的關(guān)鍵參數(shù)輻射亮度溫度和反照率，再將反演得到的表觀熱慣量數(shù)據(jù)與實(shí)測墑情數(shù)據(jù)采用經(jīng)驗(yàn)線性模型，從而實(shí)現(xiàn)章丘市大面積土壤墑情的提取。最后結(jié)合實(shí)測墑情數(shù)據(jù)來驗(yàn)證方法的可靠性和精度。
　　通過本文的研究，得出了以下結(jié)論:1.由于MODIS高的光譜分辨率和數(shù)據(jù)的連續(xù)性、實(shí)時性，使得它能較好地反演土壤墑情的參數(shù)，包括地表溫度和反照度等，是到目前為止進(jìn)行大范圍監(jiān)測的最佳的數(shù)據(jù)源。2.在反演遙感參數(shù)的過程中，地表溫度的反演以

5、能量平衡理論為基礎(chǔ)，采用普朗克函數(shù)反演，反照率的反演用寬波段的反照率代替全波段的反照率，大大降低了土壤墑情監(jiān)測中參數(shù)反演的難度。3.對于裸地/低植被覆蓋地區(qū)，利用10cm深度的實(shí)測墑情和遙感圖像上獲得的表觀熱慣量進(jìn)行擬合。結(jié)果表明，利用本文建立的線性模型監(jiān)測章丘市10月份中旬10cm深度的裸地/低植被地區(qū)土壤含水量是基本可行的.4.基于熱慣量方法建立的土壤含水量遙感信息模型的實(shí)際精度可以達(dá)到85％左右，熱慣量方法可以用于建立植被覆蓋率較