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地表土壤水分在地球生态环境系统中扮演着十分重要的角色,它不仅对地表面蒸发、地下水的运移与循环等有着非常重要的控制作用,同时,地表土壤水分含量在水文学、气候学、农业学、生态学等多学科研究领域中也起着非常重要的作用,所以,实时监测地表土壤水分时空分布信息已成为一个迫切需要解决的问题。研究表明,主动微波遥感能够克服被动微波遥感、光学遥感在监测土壤水分中的不足,是目前大面积地表土壤水分的监测主要方法。对于主动微波遥感,雷达传感器发射出的电磁波,然后接受地面目标散射或反射的回波信号的过程中,一系列地表参数因子对地表散射特性的影响非常重要,其中最重要的影响因子是土壤水分和地表粗糙度。因此这两个参数的研究对微波散射模型非常重要。本文的主要内容与成果如下：(1)本文采用RADARSAT-2雷达影像数据,应用ENVI4.8软件对研究区的RADARSAT-2数据进行定标、几何校正和影像滤波等处理。(2)首先对已有的理论、经验、半经验微波散射模型进行比较分析,确定这些模型的使用范围和优缺点。最后选择AIEM模型作为研究区建立裸露地表土壤水分反演经验散射模型的基础。(3)对AIEM模型数据库进行裸露地表微波散射特性的模拟分析研究,分别对地表土壤水分、地表粗糙度与同极化雷达后向散射系数差、交叉极化雷达后向散射系数差进行响应分析后,建立了河套灌区的地表粗糙度、地表土壤水分微波散射经验模型。(4)将建立好的经验模型应用到河套灌区,根据已经处理好的河套灌区RADARSAT-2雷达影像数据进行反演,得到了河套灌区的土壤水分时空分布图。将反演的土壤水分模拟数据与实测数据进行相关分析,交叉极化组合VV-VH的土壤水分反演值与实测值的相关程度最高,达到了0.8927；对于本研究区裸露地表土壤水分进行反演精度最高的是交叉极化组合方案VV-VH,这个结果也基本与之前学者的研究结果相符合,可以很好的反映河套灌区的土壤水分时空分布状况。