基于Landsat系列遙感影像的區(qū)域土壤水分信息研究.pdf

1、目前國(guó)內(nèi)外已有多種土壤水分遙感反演方法，主要集中在光學(xué)遙感和微波遙感。綜合考慮各種土壤水分遙感監(jiān)測(cè)方法，本研究選用基于溫度植被干旱指數(shù)法構(gòu)建土壤水分的反演模型。利用2007年、2013年Landsat系列衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，根據(jù)像元二分模型提取了延河流域兩個(gè)時(shí)間段的植被覆蓋度，基于輻射傳導(dǎo)方程法對(duì)兩期影像進(jìn)行了地表溫度的遙感信息提取。
　　使用溫度值被干旱指數(shù)法(TVDI)提取了延河流域夏季的土壤濕度信息，分析土壤濕度的空間分布變化。根

2、據(jù)兩期提取的土壤濕度狀況空間分布信息分析發(fā)現(xiàn)TVDI能夠很好地反映地表土壤干濕狀況。根據(jù)2013年表層TVDI和回歸點(diǎn)構(gòu)建深層TVDI的回歸模型，采用土壤水分反演模型分別提取0-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm和80-100cm的土壤含水量信息，得到各土層深度的土壤含水量空間分布圖。利用2013年部分野外實(shí)測(cè)的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)作為驗(yàn)證點(diǎn)，對(duì)各土層土壤含水量的反演值進(jìn)行精度驗(yàn)證。研究主要得到以下結(jié)論:
　　(1)

3、相較于2007年，延河流域2013年的低植被覆蓋度(0-0.2)、較低覆蓋度(0.2-0.4)、高覆蓋度(0.8-1)其所占百分比呈增加趨勢(shì)。低覆蓋度、較低覆蓋度增加比率分別為2％、3.1％，高覆蓋度百分比率增加明顯為18.35％。2013年的植被中覆蓋度(0.4-0.6)、較高覆蓋度(0.6-0.8)所占百分比率呈明顯的下降趨勢(shì)，分別下降5.63％、13.17％。
　　(2)從兩期的溫度植被干旱指數(shù)反演的結(jié)果來(lái)看，延河流域整體呈

4、現(xiàn)干旱趨勢(shì)。微旱的分布范圍廣且多分布于西北地區(qū)，TVDI的數(shù)值范圍主要集中在0.6至0.8。濕潤(rùn)地區(qū)的分布范圍較小且多分布于南部地區(qū)，呈現(xiàn)邊緣式分布方式，TVDI的數(shù)值范圍為0至0.5。研究結(jié)果表明不同的地表覆蓋類型，土壤濕度存在很大的差異。各地表覆蓋類型的TVDI呈現(xiàn)出不同的分布格局，總體表現(xiàn)趨勢(shì)為:裸地＞建筑用地＞植被。
　　(3)延河流域2013年濕潤(rùn)地區(qū)所占百分比較2007年有所下降，下降了1.096％。2013年土壤水分

5、狀況正常的區(qū)域所占百分比比2007年增加了7.207％。2013年微旱地區(qū)比2007年增加了2.421％，2013年干旱地區(qū)比2007年減少了2.555％，2013年重旱地區(qū)比2007年減少了5.707％。2013年濕潤(rùn)地區(qū)逐漸向北部地區(qū)移動(dòng)。研究表明經(jīng)過(guò)近幾年的植被修復(fù)和退耕還林還草工程的實(shí)施，地表土壤濕度狀況有所改善，土壤干旱區(qū)域范圍縮小，延河流域的旱情有所緩解。但東南部地區(qū)的濕潤(rùn)地區(qū)逐漸被微旱所代替，濕潤(rùn)區(qū)范圍縮小，微旱區(qū)的范圍擴(kuò)

6、大。
　　(4)各土層土壤含水量遙感反演值中，0-20cm土壤含水量的反演值精度不高，平均的反演精度為70.2％，土壤含水量反演值與實(shí)測(cè)值之間的相關(guān)性小，這是因?yàn)楸韺油寥浪忠资芙涤?、太?yáng)輻射、風(fēng)速、蒸發(fā)等因素的影響。20-40cm土壤含水量的反演精度最高，平均的反演精度為80.6％，在20-40cm土壤水分環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，光學(xué)遙感在該土層具備一定的穿透力。40-60cm土層的土壤含水量反演值與實(shí)測(cè)值的相關(guān)性較高，反演精度相對(duì)較高，