目前国内外已有多种土壤水分遥感反演方法,主要集中在光学遥感和微波遥感。综合考虑各种土壤水分遥感监测方法,本研究选用基于温度植被干旱指数法构建土壤水分的反演模型。利用2007年、2013年Landsat系列卫星影像数据,根据像元二分模型提取了延河流域两个时间段的植被覆盖度,基于辐射传导方程法对两期影像进行了地表温度的遥感信息提取。使用温度值被干旱指数法(TVDI)提取了延河流域夏季的土壤湿度信息,分析土壤湿度的空间分布变化。根据两期提取的土壤湿度状况空间分布信息分析发现TVDI能够很好地反映地表土壤干湿状况。根据2013年表层TVDI和回归点构建深层TVDI的回归模型,采用土壤水分反演模型分别提取0-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm和80-100cm的土壤含水量信息,得到各土层深度的土壤含水量空间分布图。利用2013年部分野外实测的土壤水分数据作为验证点,对各土层土壤含水量的反演值进行精度验证。研究主要得到以下结论:(1)相较于2007年,延河流域2013年的低植被覆盖度(0-0.2)、较低覆盖度(0.2-0.4)、高覆盖度(0.8-1)其所占百分比呈增加趋势。低覆盖度、较低覆盖度增加比率分别为2%、3.1%,高覆盖度百分比率增加明显为18.35%。2013年的植被中覆盖度(0.4-0.6)、较高覆盖度(0.6-0.8)所占百分比率呈明显的下降趋势,分别下降5.63%、13.17%。(2)从两期的温度植被干旱指数反演的结果来看,延河流域整体呈现干旱趋势。微旱的分布范围广且多分布于西北地区,TVDI的数值范围主要集中在0.6至0.8。湿润地区的分布范围较小且多分布于南部地区,呈现边缘式分布方式,TVDI的数值范围为0至0.5。研究结果表明不同的地表覆盖类型,土壤湿度存在很大的差异。各地表覆盖类型的TVDI呈现出不同的分布格局,总体表现趋势为:裸地>建筑用地>植被。(3)延河流域2013年湿润地区所占百分比较2007年有所下降,下降了1.096%。2013年土壤水分状况正常的区域所占百分比比2007年增加了7.207%。2013年微旱地区比2007年增加了2.421%,2013年干旱地区比2007年减少了2.555%,2013年重旱地区比2007年减少了5.707%。2013年湿润地区逐渐向北部地区移动。研究表明经过近几年的植被修复和退耕还林还草工程的实施,地表土壤湿度状况有所改善,土壤干旱区域范围缩小,延河流域的旱情有所缓解。但东南部地区的湿润地区逐渐被微旱所代替,湿润区范围缩小,微旱区的范围扩大。(4)各土层土壤含水量遥感反演值中,0-20cm土壤含水量的反演值精度不高,平均的反演精度为70.2%,土壤含水量反演值与实测值之间的相关性小,这是因为表层土壤水分易受降雨、太阳辐射、风速、蒸发等因素的影响。20-40cm土壤含水量的反演精度最高,平均的反演精度为80.6%,在20-40cm土壤水分环境相对稳定,光学遥感在该土层具备一定的穿透力。40-60cm土层的土壤含水量反演值与实测值的相关性较高,反演精度相对较高,平均的反演精度为72.6%。60-80cm和80-100cm土层的土壤含水量反演精度较低,平均的反演精度分别为67.3%、55.4%,土壤水分的遥感反演模型已不能精确地提取该土层深度的土壤水分。研究表明采用光学遥感反演方法可以很好的提取浅层土壤含水量的信息,但不能满足更深土层土壤水分信息提取的精度要求。