【摘 要】
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黑河是我国第二大内陆河,黑河中游绿洲试验区位于张掖市南部的盈科与大满灌区,主要作物为制种玉米及大田玉米.在2012年"黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验"(Heihe Watershed Allied Telemetry Experimental Research,简称HiWATER)中游加强试验期间,进行了多次航空遥感试验,其中有高光谱、热红外(CASI,TASI,WiDAS)等多种传感
【机 构】
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中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 遥感与地理信息科学研究室,甘肃兰州730000
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黑河是我国第二大内陆河,黑河中游绿洲试验区位于张掖市南部的盈科与大满灌区,主要作物为制种玉米及大田玉米.在2012年"黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验"(Heihe Watershed Allied Telemetry Experimental Research,简称HiWATER)中游加强试验期间,进行了多次航空遥感试验,其中有高光谱、热红外(CASI,TASI,WiDAS)等多种传感器与微波辐射计(PLMR)的组合飞行.PLMR在中游试验区的飞行,使我们获得了高分辨率的微波亮温数据,利用PLMR亮温反演的土壤水分信息,可以作为流域陆面、水文模型及数据同化的重要输入参数,对于揭示绿洲灌溉空间格局以及发展土壤水分产品的尺度转换算法也有重要意义.PLMR(Polarimetric L-band Mutibeam Radiometer)是L波段双极化多角度机载微波辐射计,有6个通道,入射角分别为±7°,±21.5°,±38.5°,中心频率1.413 GHz,带宽24 MHz,灵敏度＜1K.在PLMR飞行期间,进行了不同航高及重轨多角度飞行,获取了从100m到700m不同分辨率的多角度微波亮温数据.L波段微波能穿透更深层的土壤,对植被的穿透性也更强,更加适合反演土壤水分,航空遥感试验期的7、8月间正是玉米等作物的生长旺盛期,如何在农作物覆盖的地表条件下获得较为精确的土壤水分含量是我们所面临的最大挑战.SMOS(Soil Moisture and Ocean Salinity)土壤水分产品采用的微波辐射传输模型L-MEB(L-band Microwave Emission of the Biosphere)是基于辐射传输方程一阶解的半经验模型,在植被建模方面采用了τ-ω模型的思想.运用L-MEB模型,并将MODIS地表温度产品(MOD11A1)和叶面积指数产品(MYD15A2)作为模型的先验信息输入,借助优化算法(遗传算法),使模拟微波亮温TBsim与PLMR观测亮温TBmes所构造的代价函数∑(TBmesTBsim)2达到最小,从而实现对PLMR亮温数据的反演,得到5cm左右深度的土壤体积含水量.多源数据及PLMR双极化、多角度信息的综合运用,可减少土壤水分反演的不确定性.HiWATER中游试验5.5km×5.5km核心观测区内的无线传感器网络(WSN)拥有180多个土壤水分和温度观测节点,可为PLMR亮温的土壤水分反演提供高时间分辨率和空间密集分布的地面验证数据.下一步的工作将结合航空飞行试验中的高光谱和热红外传感器数据,综合利用多源信息,提高土壤水分反演精度.
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