单时相NOAAAVHRR资料监测土壤湿度的分析.pdfVIP

摘 要 本文讨论了各种遥感般测土壤水分方法的逶熙范嚣和特点，荠对答秘方法进 行了评价。基于以往方法的不足，在借撩前人工作经验的基础上，本研究首次尝 试应矮了雄辩穗藜积法簸测±壤水分。该方法综合考虑缝表溅度窝蟪衰反射特 征，用单时相1通道反射率与4通道亮温的乘积值直接与土壤相对湿度建模，并 将该方法豹诗算绣荣与表鼹熬镄麓法_帮麓被供东臻数法送葶亍对阮分辑，得密戮下 结论： AVHRR 1．蒯翊2002年4—7月的NOAAl。lkm分辨率的遥感资科以及对应时 段全国250多个气象观测站0一lOOcm的±壤湿度资料，分不同时段、不同植被条 件、不同土层深淡、不同方法建立统计模型，探导土壤湿度状况。该遥感资料覆盖 了我国中辘线以表鲍大部分雀、枣、自治区，幅原辽阔，气候、檀被类型多样。 2．分别用直线、对数、指数模型，分低、中、高植被覆盖和不同土层深度，对 1、4逶遂黎积篷、表鼹熬壤量露禳被供零疆数多}别与±壤提对滠度送行羧合，结 果表明：单时相乘积法的赢线模毅能较好地估算低、中、高三种植被覆盖情况下 lOcm。70cm深度鹣±壤含窳耋，穗对误差在20％淤肉，为壹接该德深层次±壤承分 提供了新思路。表观热惯壤法的指数模型能较好地估算土壤表层(10cm-20cm)相 对含水量，较适合予低植被覆盖或裸遗豹情况；辕被供求指数法的指数模型镌较好 地估算20cm-50cm深度的土壤相对含水量，较适食于高檬被覆盖的情况； 3．单时相乘积法的拟含精度优于表观热惯蠢法和植被供水指数法，不仅提高 了在低植被莘Ⅱ高檬被覆盏舱反演糙度，i嚣且还创造性地为中檀被覆盖下躲土壤水 分反演提供了新方法。运用单时相乘积法反演土壤湿度，比在低植被条件下运用 热懊量法褒lOcm、20cm瓣耀对谈麓分别下降了4％、3％，平均下降了3．5％，毖 在中植被条件下运用植被供水指数法在lOcm,20am、50cm的相对误差分别下降了 1．5％、3．5％、2％，平均下降了2．4％，琵在麓植被条箨下运掰植被镶隶指数法 l％。 4。由予单时相乘积法只需要单时相翌星资料，且适合任意椴被覆盏情况下、 大范围的±壤湿度滚测，解决了热惯量法因需要获得连续12h内两次晴空资料以 及作物缺水指数法和农田蒸散双层模型等方法因依靠大量地面气象资料而不能解 决的时效性和连续性问题。 5．经可替代性分析后，利用单时相乘积法建立了4月至7月份的通用模型， 1．23Q，经严格的统计学检验，证明其具有一定的通用性，并用此模型反演了5月 31日、7月30日O-20cm的平均相对土壤湿度，取得了较好的效果。 综上所述，单时相乘积法适合于我国中东部地区4—7月任意植被覆盖下、大 范围的土壤湿度实时监测。该方法解决了以往不能连续监测土壤含水量、监测范 围小、所需气象资料太多的问题，获取资料方便，计算简便，能够较好地保证土 壤湿度监测的实时性和实效性。 关键词：NOhA：单时相乘积法；任意植被覆盖；土壤含水量 1前言 水分是自然界最活跃的因素，它的迁移和转化正是形成地球上包括灾害在内的 许多主要现象的基础。土壤水分是土壤的重要组成部分，它是作物吸收的最主要 的水源，又是土壤中许多化学、物理和生物过程所必须的因素。土壤水分对地表 的众多物理过程起着重要作用，如水分平衡、能量平衡和作物产量等【l】，是决定林 木、农作物和牧草生长发育和产量的最重要的因素之一。沙尘暴也是土壤缺水的 一种表现。降雨会使地表水增加，还会改善土壤结构。土壤在缺水的情况下变得 松散，容易被风刮走，表层土往往在地表植被遭到破坏的情况下被大量侵蚀。而 降雨之后，土壤则比较牢固，因此土壤水分的多少将影响沙尘暴的危害程度。及 时掌握土壤水分状况(土壤含水量)，可以知道植物水分供应是否正常，是否发 生了干旱、干旱程度如何，是否需要灌溉、灌多少水，目前土壤墒情状况是否有 利于施肥，以及应该采取哪些有利于农作物生长发育的农业措施。另外，土壤水 分也是气象学、土壤学、水文学、生态学等领域所关注和研究的重要内容。土壤 水分的宏观时空动态规律对于许多方面的理论研究、实用技术开发与应用都有重 要意义【21。 土壤水分一般用土壤含水量来表示，即土壤中水的质量与土粒质量之比为土 壤含水量，可表示为重量含水量、体积含水量和相对含水量等[1,43】。土壤水分的监 测方法分为地面实测土壤湿度和遥感监测土壤湿度两大类。地面实测土壤法是基 于地面样地的各种观测