应用modis影像反演土壤含水率-以泰国maesa集水区为例.pdf

航測及遙測學刊 第十七卷 第 1期 第67-75 民國 102 年03 月 67 Journal of Photogrammetry and Remote Sensing Volume17, No1, March 2013, pp. 67-75 應用 MODIS影像反演土壤含水率-以泰國 MaeSa 集水區為例 1* 2 張子瑩 林李耀 摘 要 近年來熱帶地區國家，正逢快速的經濟發展，面臨大量的土地利用改變以增加農作面積或轉換成工 業用地，為因應大量農業與工業的用水，水資源的分配與管理，逐漸成為重要的議題。在水的循環過程 中，土壤含水率扮演著重要的角色之一，獲得土壤含水率的變化資訊，有助於強化水文模式，及了解不 同土地利用覆蓋下的水資源的分布情形，對於分析未來的土地使用變更計劃所造成的水資源變遷，都可 提供有用的資訊。本研究利用遙測技術結合熱慣量法，推估泰國北部 MaeSa 集水區內之土壤含水率。在 遙 測 技 術 方 面 採 用 2002 至 2009 年 的 美 國 中 尺 度 影 像 光 譜 儀 (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)及可與影像實際結合的表觀熱慣量法(Apparent Thermal Inertia, ATI)分別推估土 壤深度 10 公分、 100 公分及 200 公分的土壤含水率。比對 MODIS 的推估值與地面觀測站的實測值的結 果：10 公分、 100 公分及 200 公分相關係數分別為 0.80 ，0.84 ，及0.84 。土深10 公分、 100 公分及 200 公分的納許-史托克利夫效率係數值(Nash–Sutcliffe efficiency coefficient, E) ，分別為0.57 ，0.537 及 0.492 ； 而均方根誤差在各深度分別為 0.055 ，0.025 及 0.029 。綜合統計結果，土壤深度為100 公分的含水率推估 結果最佳。本研究成功地使用 MODIS 影像推估 MaeSa 集水區的土壤含水率，未來將可有效使用此方法 於其他測站缺乏的集水區，以提供更豐富的土壤含水率資訊於相關領域管理應用。 關鍵詞：MODIS、遙測、土壤含水率、熱慣量 壤中可維持較高的含水率。但在少雨時期，土壤含 1. 前言 水主要貢獻給地表蒸發散量，當蒸發散減少時，則 全球產業的改變，對水的需求量迅速的提高， 改變能量的分配，過多的地表淨輻射量則轉為加熱 因此了解水的循環以及追蹤水的分布一直是大氣、 地表，影響水資源的分布及水資源的管理方式 水文學者所觀注的焦點。以大氣領域而言，大氣邊 (Song et al., 2000; Starks Jackson, 2001) 。 界層是大氣環流中的重要一環，地表植物及土壤水 傳統的氣象站及通量塔，除了降雨量外，也進 份藉由擴散、蒸發、蒸散的方式，影響地表與大氣 行土壤含水率的量測，而在特定的水文研究集水區 間能量與水份的交換。以水文領域而言，降雨與逕 裡，則利用不同儀器追縱水份的移動，其中包括雨 流的時空變化，則受到根區的土壤含水率、地表植 量筒以監測降水量、水位計測量水流及土壤水分感 被及地形的相互作用影響(Robinson et al., 2008) 。 測計量測土壤含水率等(Van den Elsen et al., 2004) 。 從過去的文獻分析裡發現，土壤含水率與降雨量的 這些土壤含水率的量測，都能提供高精度土壤含水 關係是相當緊密的 (Hong K