基于多源遥感数据的干旱/半干旱地区表层土壤水反演方法研究

代理获取

页面导航

目录
摘要
著录项
相似文献
相关主题

摘要

土壤水分是一个与农业、生态、气候和水文有重要关系的陆地环境变量，及时准确的监测土壤水分状况，为改善干旱/半干旱地区的气候、旱情防治、生态环境修复和区域发展规划等方面都有重要的指导作用。传统的土壤水分测量方法如田间实测法仅限于单点测量，代表性差，无法高效率的获得大范围测量结果，限制了其应用范围。利用遥感技术反演土壤水分具有快速、高效、持续和覆盖面广等优点，可以克服传统方法的缺陷，关于土壤水遥感反演方法的研究仍具有十分重要的实用价值。
　　本论文利用多源卫星遥感数据和相关地面观测资料，分别在黑河流域张掖地区和黄河源区玛多县，对利用光学遥感数据反演土壤水分研究中，应用最为广泛的热惯量法和温度一植被指数特征空间法（TVDI）进行了改进完善。
　　（1）地表反照率是估算地表净辐射和改进热惯量模型法的关键参数，针对HJ-1/Landsat8卫星是单一角度观测，通常采用的假定地表为各向同性的朗伯面，用地表反射率来近似代表地表反照率的方法会存在较大误差的问题，本论文将混合像元分解技术和BRDF核驱动模型结合，实现了混合像元窄波段反照率遥感反演；然后使用6S模型进行辐射模拟，从能量角度出发，实现了窄波段反照率向宽波段转换。验证结果表明，相比传统假设地表为朗伯体条件下计算的反照率，本论文基于先验知识可以较好地改善地表反照率的反演精度。
　　（2）地表温度是改进热惯量模型法和 TVDI法的关键参数，本论文参照已有研究成果，首先选用修正普适性单通道算法反演了 HJ-1地表温度，利用劈窗算法反演了Landsat8地表温度，并分别利用地面观测数据和MODIS温度产品进行了验证，然后采用粒子群算法对组分温度遥感反演进行了尝试，进而用反演得到的植被温度代替传统温度－植被指数方法（TVX）中的地表温度，反演了近地表气温，验证结果表明，该方法提高了近地表气温的反演精度。
　　（3）地表净辐射同样是改进热惯量模型法的关键参数，针对HJ-1/Landsat8数据特点，基于上述方法遥感反演的地表反照率、地表温度、近地表气温等参数结合前人提出的经验方程，整理了一套适用于HJ-1/Landsat8数据估算晴空条件下地表净辐射的算法方案，验证结果表明该法可行，与已有研究反演精度相当，为快速获取大尺度的地表净辐射时空信息提供了新的途径。
　　（4）针对HJ-1/Landsat8卫星只有日间成像数据，无法反演夜间温度，即无法求取昼夜最大温差，传统的真实热惯量模型或者表观热惯量模型均不适用，已有学者从地表辐射能量平衡热传导理论出发进行了改进，用地表最高温度代替了地表温差值，使其适用于只有日间成像的遥感数据。但改进后模型仍存在一些不足，模型所用的地表辐射数据需要通过气象站获取，地表最高温度需要地面实测数据推算，地表反照率采用的计算方法会存在较大误差。对于干旱/半干旱地区而言，地表覆盖类型变化大、气象站点分布稀疏，依赖地面观测数据存在很大的局限性，本论文在前人研究的基础上，利用MODIS地表温度产品求解日平均地表温度，进而推算出地表最高温度，结合上述方法遥感反演的地表反照率、地表净辐射，从而使改进的热惯量模型适用于HJ-1/Landsat8数据，并且减少了模型对地面观测数据的依赖，验证结果表明，MAE为3.14，RMSE为3.62。
　　（5）针对传统TVDI法中采用的NDVI只是个地表绿度参数，且会受遥感传感器分辨率的制约，本论文利用更能代表像元内土壤和植被相对比例的植被覆盖度（Fr）来代替传统TVDI法中的NDVI构建了地表温度—植被覆盖度特征空间，并采用了一种干、湿边的自动确定算法剔除掉“伪”干点以减少其对干边确定的影响，验证结果表明，MAE为3.41，RMSE为3.87。
　　（6）鉴于单一反演模型存在各自的适用范围，为提高土壤水遥感反演精度，通过实验统计对比，将改进后的2种方法进行优势互补，共同建立了土壤水分反演模型，验证结果表明，MAE为2.72，RMSE为3.29，该方法的反演精度有明显提高。

著录项

作者
黄资彧;
展开▼
作者单位

华南农业大学;

展开▼
授予单位华南农业大学;
学科农业水土工程
授予学位博士
导师姓名胡月明;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类土壤水分;测绘遥感技术;
关键词
土壤水分; 遥感数据; 热惯量法; TVDI方法; 单一反演;

相似文献

中文文献
外文文献
专利

1. 半干旱地区环境因子与果园表层土壤水溶性Na+累积的关系 [J] . 郭全恩 ,王益权 ,郭天文 . 生态环境学报 . 2008,第006期
2. 基于FY-3D MERSI-2数据的干旱/半干旱地区地表温度反演 [J] . 蒋金雄1 ,王铭实1 ,鞠诗尧1 . 地球科学前沿（汉斯） . 2019,第008期
3. 基于Landsat ETM+影像的干旱半干旱地区地表温度反演研究与分析 [J] . 许民 ,刘勇 ,杨红卫 . 沙漠与绿洲气象 . 2009,第005期
4. 辽西半干旱低山丘陵区人工林地表层土壤水文效应 [J] . 吕刚 ,吴祥云 ,雷泽勇 . 水土保持学报 . 2008,第5期
5. 半干旱草原型流域表层土壤饱和导水率传递函数及遥感反演研究 [J] . 黎明扬 ,刘廷玺 ,罗艳云 . 土壤学报 . 2019,第001期
6. 黄土高原干旱、半干旱地区土壤水资源利用限度论述 [C] . Ning Ting ,宁婷 ,Guo Zhongsheng . 2014年泰山学术论坛现代农业节水理论与技术专题学术会议 . 2014
7. 干旱半干旱地区植被覆盖地表土壤水分反演研究 [A] . 张延成 . 2019

基于多源遥感数据的干旱/半干旱地区表层土壤水反演方法研究

目录

摘要

著录项

相似文献

相关主题

期刊订阅