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石羊河流域土壤含水量的遥感反演及在旱情监测中的应用

任皓晨  
【摘要】: 土壤水分不仅是植被和作物直接的供水资源,决定土地生产力,而且处在地表与大气之间相互作用的界面上,控制和调节着大气与地面之间的相互作用,集成了很多地表水文特征的环境指标,反映了在气候、气象(降水量和潜在蒸散量)和水文等共同作用下的当前地表状况,对气候、气象、水文等都具有重要的意义和很高的应用价值。 目前利用遥感反演土壤含水量大多是将地表界定成两种理想状态,一个是裸地,另外一个则是植被覆盖条件下。表观热惯量(ATI)法是基于地表与空气的热交换,通过对辐射传输过程进行推导而获得的理论模型,但在植被覆盖率较高的地区会由于植被信息的干扰而产生很大误差;而温度植被指数(TVI)法是基于能量平衡方程的、结合地表温度和植被指数的方法,在植被覆盖率较小时也会因为土壤背景的增加,使反演的土壤含水量出现大的偏差。 因此针对ATI和TVI两种方法的特点,以石羊河流域为应用实例,采用植被指数作为判别阈值,将ATI和TVI结合起来建立模型,反演土壤含水量,然后用预留的地面采样数据进行了验证。最后结合DEM数据进一步分析了石羊河流域土壤含水量的空间分异规律,结合近期的土地利用数据探讨了其在旱情监测中的应用。 研究表明:①以植被指数为判别阈值,将ATI和TVI两种方法结合起来建立模型反演土壤含水量,可以有效地弥补各自固有的不足,实现两种方法的优势互补,提高反演土壤含水量的精度;②在石羊河流域,土壤含水量从上、中、下游呈现三个依次递减的阶梯,在山麓坡地、绿洲边缘和荒漠区,土壤含水量明显较低,在流域上游、下游绿洲及绿洲边缘地区变化剧烈;③在石羊河流域,土壤含水量随高程、坡向、坡度等地形因子的变化有很明显分异规律;④利用近期的土地利用数据,将旱情分析具体到各种地类中,这样使旱情监测更加具体,更有实际意义。结果表明2008年5月下旬,在石羊河流域,除占绝对优势的未利用地外,旱情主要分布在耕地和草地这两类用地类型中,且草地的旱情要严重于耕地。


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