全國土壤濕度及其變化的遙感反演與分析.pdf

1、土壤濕度是進行農(nóng)業(yè)、水文、氣象、生態(tài)等方面研究的主要基礎信息，也是進行土地退化評價及環(huán)境監(jiān)測的重要指標，土壤濕度的遙感監(jiān)測方法研究對于資源環(huán)境遙感有重要的意義。 本文結合“生態(tài)安全相關要素的定量遙感關鍵技術研究”項目中“土地退化的遙感監(jiān)測指標定量提取與評價技術”子課題的工作，試圖在全國范圍進行土壤表層濕度的時空序列反演，并探討全國土壤濕度分布的時空特性。 論文在對土壤濕度反演方法進行總結及評價的基礎上，選擇溫度植被干旱指

2、數(shù)(TVDI)法對全國土壤濕度進行反演。用地表能量平衡方程對TVDI法的原理及影響因子進行了分析，發(fā)現(xiàn)對TVDI產(chǎn)生影響的因子包括太陽總輻射、氣溫、地表反照率、空氣密度、地表發(fā)射率、風速等，在文中著重探討了氣溫隨高程的變化對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，提出用數(shù)字高程模型(DEM)對TVDI反演過程進行訂正的方法。參考氣溫的垂直遞減率，用實測值相關分析的方法確定訂正系數(shù)并得到訂正后的TVDI結

3、果。訂正前后土壤濕度結果的對比分析表明，進行訂正后的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，由于這個區(qū)間包括了圖像中90％以上的像元，認為TVDI可以反映土壤濕度的狀況。 用上述方法對2003年36旬的土壤濕度情況進行了反演。對旬Ts-NDVI(地表溫度-植被指數(shù))空間散點圖的情況進行了分析，對各旬分別確定

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。由于在研究沒有去除圖像中的條帶噪聲，當噪聲點較多時，用Ts的最大最小值不能得到很好的干濕邊邊界，對這種情況，用頻率法確定干濕邊的邊界。確定邊界后，對邊界的情況進行分析，參考NDVI直方圖及散點圖特征，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行干濕邊擬和時對參與擬和的點進行挑選，很好地去除了噪聲點的影響。 TVDI結果與氣候資源圖

5、集中全國相對濕度圖的對比表明，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月為非作物生長季，植被較少，對這些月份選取12月下旬的數(shù)據(jù)用表觀熱慣量(ATI)的方法進行了土壤濕度反演，結果與10月份全國相對濕度圖及9月上旬作物生長季表觀熱慣量圖進行對比發(fā)現(xiàn)，表觀熱慣量的方法對于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非作物生長季節(jié)的土壤濕度進行反演。 利用4-10月份作物生長季節(jié)的