用植被温度条件指数获取卫星土壤水分数据范例.doc

用植被温度条件指数 获取降尺度的卫星土壤水分数据 摘要：在土壤湿度(soil moisture, SM)的反演中，微波遥感技术已在主动和被动传感器中得到了很大程度的应用。微波传感器的明显优点是，无论在什么样的大气条件下都可以得到数据。然而，全球已经存在的土壤水分产品只提供粗空间分辨率的观测，这往往妨碍其在区域水文研究中的应用。另一方面，植被温度指数（VTCI）已被广泛用于监测土壤状态。它是基于高分辨率可见光和红外卫星观测。本研究的目的是开发一个简单高效的降尺度方法在更高的空间分辨率估计准确的SM。VTCI是从中度分辨率成像光谱仪的数据计算得到的，VTCI是用来缩减粗分辨率的SM产品规模。低档次的粗分辨率SM产品已经开发了欧洲航天局的气候变化倡议框架下（CCI）项目。原始的和缩小的SM估计是进一步验证在云南省（西南）收集的数据在原位的SM值。发现CCI SM的精度级别和以前???版的验证研究是类似的结果。而降尺度的SM能保持CCI SM的精度，同时，提供了更多的空间细节，证明所提出的方法的可行性。总体而言，相对于其他复杂的降尺度方案该方法的显著优点是简单、有限的数据要求，单纯的依靠卫星测量，并具有相当的精度水平。这将有利于当地的水文应用，特别是在数据稀缺的地区，在上面列出的特点是重要的和有用的。 关键词：降尺度，基本气候变量，中分辨率成像光谱仪（MODIS），土壤水分（SM）、空间分辨率、条件植被温度指数（VTCI）。 引言 土壤湿度已被公认为气候系统的一个重要的环境变量，因此被定义为一个全球气候观测系统基本气候变量[17]。它对水文和大气过程、河流流域的产生、发展、农业和灌溉管理、植被生产力以及许多其他过程都有重要的影响。因此，精确估计的时间和空间格局的模式是非常重要的。在陆地表面模型的发展中取得了很大进展，一般需要进行校准和评估，使用原位观测观测[14],[27]。然而，这些观测通常是时间和空间上的稀疏。一个全球性的观测网络的实施和维护是昂贵的，劳动密集的，耗时[13]。遥感是因此提供SM前所未有的空间分布的唯一可行的途径，这是后勤和经济上无法从常规观测网络获得[24],[38],[57]。 在过去几十年中，被动和主动的卫星微波传感器已被广泛用于估计的标准和土壤介电常数之间的直接关系。微波传感器的一个主要优点是，可以测量的标准，无论是白天或大气条件[30],[41],[61]。自上世纪70年代末以来，各种被动微波辐射计，包括扫描多通道微波辐射计（SMMR）、微波成像仪（TMI）从热带降雨测量任务，专用传感器微波成像仪（SSM／I）的防御气象卫星计划，和先进微波扫描辐射计对地观测系统（AMSR-E），已被用来估计SM。另一方面，主动式微波传感器，如欧洲遥感卫星（ERS-1和ERS-2）有源微波仪器（AMI）风散射计和先进的微波散射计（ASCAT）在气象业务卫星（METOP）-一个，已运行估计SM以及。许多研究表明，被动微波的产品有更好的性能比干燥的地区，而积极的微波产品进行更好的过中度植被区。在半干旱地区被动和主动的产品有类似的表现[11],[12],[29],[39],[55]。在这样的背景下，被动和主动相结合的SM产品在区域尺度建立合并SM产品已经由Das等人进行。[8]和Njoku[40]。一个新的十年的全球SM产品具有欧洲航天局的水循环和气候变化的多任务观测战略倡议的框架下制定近期ESA CCI项目[28],[29] (European Space Agency’s Water Cycle Multimission Observation Strategy and Climate Change Initiative,ESA CCI)。这个CCI SM产品基于四被动（SMMR，SSM／I，TMI，和AMSR-E）和主动（ERS AMI和ASCAT）微波SM产品。CCI的SM对地基观测评价已经被研究了[11],[28],[29]。良好的相关性之间的CCI SM产品和现场测量，全球已发现的这些研究。详情可由Dorigo [ 11 ]工作发现。因此，CCI SM在全球气候方面具有很大的应用潜力[33]。 然而，粗空间分辨率的全球微波SM数据集的顺序上的几十公里，可能会限制他们的应用程序在区域尺度，通常需要1-10公里[7],[48]的空间分辨率。为了提高SM的空间分辨率，已开发的几种方法，用辅助信息降低的粗分辨率的SM[31],[58]。有几项研究表明利用互补的可见光和红外测量有降低SM的潜力，可以提高比在微波领域更高的空间分辨率的SM [19],[25],[56]。要实现精确的高时间和空间分辨率的标准，它似乎是有价值的结合可见光，红外线，微波观测检索。各种复杂程度不同的降尺度技术利用可见光和红外观测数据作为输入已经因此提高了