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本文讨论了各种遥感监测土壤水分方法的适用范围和特点,并对各种方法进行了评价。基于以往方法的不足,在借鉴前人工作经验的基础上,本研究首次尝试应用了单时相乘积法监测土壤水分。该方法综合考虑地表温度和地表反射特征,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,并将该方法的计算结果与表观热惯量法和植被供水指数法进行对比分析,得出以下结论: 1.利用2002年4—7月的NOAA AVHRR 1.1km分辨率的遥感资料以及对应时段全国250多个气象观测站0—100cm的土壤湿度资料,分不同时段、不同植被条件、不同土层深度、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轴线以东的大部分省、市、自治区,幅原辽阔,气候、植被类型多样。 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通道乘积值、表观热惯量和植被供水指数分别与土壤相对湿度进行拟合,结果表明:单时相乘积法的直线模型能较好地估算低、中、高三种植被覆盖情况下10cm-70cm深度的土壤含水量,相对误差在20%以内,为直接预估深层次土壤水分提供了新思路。表观热惯量法的指数模型能较好地估算土壤表层(10cm-20cm)相对含水量,较适合于低植被覆盖或裸地的情况;植被供水指数法的指数模型能较好地估算20cm-50cm深度的土壤相对含水量,较适合于高植被覆盖的情况; 3.单时相乘积法的拟合精度优于表观热惯量法和植被供水指数法,不仅提高了在低植被和高植被覆盖的反演精度,而且还创造性地为中植被覆盖下的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惯量法在10cm、20cm的相对误差分别下降了4%、3%,平均下降了3.5%,比在中植被条件下运用植被供水指数法在10cm、20cm、50cm的相对误差分别下降了1.5%、3.5%、2%,平均下降了2.4%,比在高植被条件下运用植被供水指数法在10cm、20cm、50cm的相对误差分别下降了1.3%、1.4%、0.3%,平均下降了1%。 4.由于单时相乘积法只需要单时相卫星资料,且适合任意植被覆盖情况下、大范围的土壤湿度监测,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,其模型为:10e血:卜113.69一1.44Q;20em:W=113.13一1.36Q;50em:W=110.74-1.23Q,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0一20cm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4一7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。