河北平原區(qū)土壤濕度的遙感反演及其與土地利用關(guān)系研究.pdf

1、土壤濕度在陸面和大氣交互作用中起著重要作用。大范圍的土壤濕度監(jiān)測是農(nóng)業(yè)過程研究和環(huán)境因子評價(jià)的重要組成部分。土壤濕度是作物生長、發(fā)育的直接水分來源，對農(nóng)作物的生長起著關(guān)鍵作用。因此，進(jìn)行大規(guī)模的土壤濕度監(jiān)測，對合理安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著重要意義。
　　 傳統(tǒng)的獲取土壤濕度方法——重量水分法、土壤濕度計(jì)法、蒸滲法、電阻法和中子儀測定法等，雖然具有測定土層多、深度大、精度高、可以忽略大氣、植被的影響等優(yōu)點(diǎn)，但其樣地代表范圍有限，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性

2、較差，動(dòng)態(tài)性很難保證，人力財(cái)力消耗大。與傳統(tǒng)的土壤水分監(jiān)測方法相比，飛速發(fā)展的遙感技術(shù)手段監(jiān)測土壤水分具有許多不可替代的優(yōu)勢，可以快速、長時(shí)期、動(dòng)態(tài)、大區(qū)域監(jiān)測以及具有良好的時(shí)空分辨率。
　　 河北平原是河北省主要的糧、棉產(chǎn)區(qū)之一，糧食播種面積約占全部作物播種面積的80％以上。河北平原屬于暖溫帶半干旱半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，受季風(fēng)氣候影響，降水和河川徑流時(shí)空分布極不均勻，70-80％的降水和徑流集中在6-8月份。豐水年和枯水年相差懸殊

3、，形成春旱、秋澇的自然特點(diǎn)。并且，河北平原對水資源的利用大大超過了水資源的承載力，使水資源異常缺乏。因此，有必要對河北平原進(jìn)行大規(guī)模的土壤濕度監(jiān)測，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、合理安排灌溉。
　　 表觀熱慣量和植被供水指數(shù)模型是目前國內(nèi)業(yè)務(wù)化監(jiān)測土壤濕度的兩種主要方法。熱慣量方法需要很多物理參數(shù)，但是簡化的表觀熱慣量方法，由于參數(shù)簡單，易獲取，操作簡便，對于裸土及低植被覆蓋區(qū)，能獲得較好的反演效果，尤其在干旱區(qū)的土壤濕度監(jiān)測中被廣泛應(yīng)用。但是

4、該方法也存在一定缺陷，在高植被覆蓋區(qū)，由于植被影響不能很好地獲得土壤的地表溫度，使熱慣量方法的應(yīng)用受到一定的限制。植被供水指數(shù)法是基于植被指數(shù)監(jiān)測土壤濕度的方法之一，主要應(yīng)用于高植被覆蓋地區(qū)的土壤濕度監(jiān)測。本研究主要基于這兩種方法，采用NDVI分區(qū)的方法，將每一旬中NDVI≥0.3的區(qū)域，用植被供水指數(shù)模型；NDVI＜0.3的區(qū)域采用表觀熱慣量模型進(jìn)行反演。避免了人工劃分模型使用范圍的主觀性，能夠充分發(fā)揮兩種模型的最大優(yōu)勢，得到較為合理

5、的土壤濕度反演結(jié)果。
　　 本文應(yīng)用空間分辨率為1000m的MODIS1B數(shù)據(jù)和實(shí)測土壤濕度數(shù)據(jù)；在ENVI4.6技術(shù)平臺(tái)支撐下，利用交互式IDL語言編程統(tǒng)一預(yù)處理遙感影像，獲得各種地表參數(shù)，代入表觀熱慣量模型和植被供水指數(shù)模型，獲得23旬的土壤濕度反演數(shù)據(jù)。并重點(diǎn)分析了土壤濕度和土地利用類型的關(guān)系，應(yīng)用典型樣區(qū)分析方法，分別比較了各樣區(qū)內(nèi)水澆地和旱地的土壤濕度的旬均值變化趨勢。從比較中發(fā)現(xiàn)，在不考慮自然因素的情況下，灌溉是影響