基于Sentinel-1和Sentinel-2协同反演干旱区地表土壤水分--以格尔木河中下游为例

摘要：土壤水分是全球水循环的重要组成成分,对研究土壤水分的空间分布、农作物长势和产量 、气候变化、水资源时空分布等有着重要意义 。本文利用Sentinel（哨兵）系列主动微波雷达卫星SAR（Sentinel-1）结合光学卫星（Sentinel-2）对格尔木中下游低矮植被覆盖下的地表土壤水分进行反演研究, 探讨不同极化组合方式和水云模型前后的土壤水分含量反演方法的适用性。结果表明：其中VV (VV Polarization) 极化对比VH (VH Polarization) 极化更加适用该区域,VV极化结合归一化水指数 (NDWI）反演地表土壤水分精度达到42.6%,拟合精度最高,VH极化仅为22.6%;利用水云模型去除植被覆盖后对地表土壤水分的反演精度有所提升,其中,VV极化精度提高约3.5%,VH极化提高1.5%;Sentinel系列卫星影像对于干旱区的土壤水分的反演具有较好的适用性。本文旨在探索一种适用于该研究区乃至柴达木盆地土壤水分实现大面积实时监测的可靠依据和手段。     

一种基于AMSR-E的地表温度半经验反演模型

基于被动微波辐射传输方程,结合De Jeu建立的透过率与微波极化差异指数的通用关系式,以及Smiths建立的地表温度与大气总可降水量的经验关系,构建了一套基于AMSR-E影像的地表温度半经验反演模型,该模型无需借助其他辅助数据,便可从AMSR-E 6.9GHz和10.7GHz两个波段的亮度温度模拟得到地表温度变量。对2009年我国地表温度进行实例模拟和验证,结果显示,该地表温度模型的平均反演精度达到2.54℃（R2=0.79）,是一种简单有效的被动微波遥感地表温度模拟方法。     

基于机载极化雷达技术的农作物覆盖区土壤水分估算

从研究区辅助数据中获得植被覆盖区域农作物含水量，并对“水云模型”的参数进行了修改。从总的极化雷达后向散射中去除了植被影响；再应用简化的裸露地表模型和多极化数据特征消除了地表粗糙度的影响，从而能够通过多极化雷达数据得到地表土壤水分。经过文测数据验证表明农作物覆盖地表土壤水分变化的估算算法还需要更进一步发展和改进以提高反演精度，并探讨了应用极化雷达技术估算植被覆盖区土壤水分的方法。     

植被覆盖地表主动微波遥感反演土壤水分算法研究

主动微波遥感监测土壤水分具有全天时、全天候并对地物有一定的穿透能力等特点,突破了传统测量方法和光学遥感获取土壤水分的局限。文中在分析植被对微波信号影响的基础上,总结了当前国内外基于主动微波遥感监测植被覆盖地表土壤水分的原理和方法,指出利用，宋朝景“水-云模型”从总的极化雷达后向散射中去除植被影响后,能够改进后向散射系数和土壤含水量之间的关系。最后利用ENVISAT ASAR数据,结合实地采样获得的土壤含水量数据拟合两者之间的关系,结果表明农作物覆盖地表土壤水分变化的估算算法还需要进一步发展和改进以提高反演精度。     

福州浦下洲湿地开发引发的热环境变化

随着中国城市化进程的快速发展,城市周边的湿地经常因城市扩展而被占用,造成了局部生态环境的变化。利用遥感技术,研究福州市浦下洲湿地开发引起的热环境变化。利用LandsatTM卫星影像反演了浦下洲湿地2006年(开发前)和2010年(开发后)的建筑指数、植被覆盖度、土壤和植被湿度、地表温度等主要地表信息参数,分析湿地开发前后这些参数的变化及其主要原因。结果表明,与2006年相比,该湿地被部分开发后,2010年,植被覆盖度平均减少了10.00%,湿度平均降低了25.64%,建筑指数平均增大了13.85%,地表温度平均升高了48.39%。浦下洲湿地部分被开发为建设用地后,地表温度显著提高,热环境发生了明显变化。     

基于Sentinel-1和Sentinel-2协同反演干旱区地表土壤水分——以格尔木河中下游为例

土壤水分是全球水循环的重要组成成分,对研究水分的空间分布、农作物长势和产量、气候变化、水资源时空特征等有着重要意义.利用Sentinel(哨兵)系列主动微波雷达卫星SAR(Sentinel-1)结合光学卫星(Sentinel-2)对格尔木中下游低矮植被覆盖下的地表土壤水分进行反演研究,探讨不同极化组合方式和水云模型前后...     

黄河中游大尺度植被冠层截留降水模拟与分析

大尺度植被冠层截留降水定量模拟与分析是揭示气候变化和人类活动综合作用下区域水沙变化机制的重要研究内容。以黄河中游河口镇—潼关区间为研究区,耦合遥感等空间数据与植被冠层截留估算模型,利用地面监测站点降水数据、GLASS叶面积指数遥感数据和地理信息空间分析技术,定量模拟和分析了黄河中游20 世纪80 年代以来3 个典型年份的地表植被冠层截留降水及其时空变化特征。结果表明：（1） 20 世纪80 年代以来,特别是20 世纪末实施的生态修复政策,使得黄河中游叶面积指数显著提高,植被覆盖明显改善;（2） 20 世纪80 年代以来,黄河中游植被冠层截留降水发生了明显变化,1984 年、1995 年和2010 年研究区植被冠层截留降水量区域年平均值分别为19.57 mm、13.66 mm和22.68 mm,截留率分别为3.24%、3.32%和4.92%;（3） 黄河中游植被冠层截留降水特征及其变化受降水特征和地表植被状况共同影响,其中,降水量是决定植被冠层截留降水特征的控制性因素,而叶面积指数年际变化是影响植被冠层截留降水特征变化的主要因素。     

荒漠地区地表反照率与土壤湿度相关性研究

本试验分别对腾格里沙漠东南缘沙坡头地区流动沙丘和1964年建植的人工固沙植被区生物土壤结皮的地表反照率和土壤湿度进行了同步测定。分析了该区这两种地表类型的反照率与太阳高度角和土壤湿度的相关性,分别提出了地表反照率与太阳高度角和土壤表层(0～2 cm)湿度的经验拟合关系式。结果表明,地表反照率随太阳高度角增加呈指数递减;排除太阳高度角的影响后,地表反照率随土壤湿度的增加也呈指数递减关系;流沙地表反照率对土壤湿度变化的响应要比生物土壤结皮地表敏感。     

农业干旱遥感监测模型综述

以农业干旱发生时所引起的若干地表特征变化为依坦,分别从土壤水分、植被水分、冠层温度和作物形态4方面,对现有主要农业干旱遥感监测模型进行归纳总结,分析了各种模型的优缺点,以及各自的适用范围。其中土壤水分变化类指数比较适宜于农业旱情预警及土壤干旱型农业旱情的监测;冠层温度变化类指数不仅适宜于农业旱情预警,更适宜于农业旱情监测;作物形态及绿度变化和植被水分变化类指数,较适宜于农业旱灾的预警以及灾后评估。     

结合被动微波和光学遥感的“超级寒潮”广东 地表温度特征及其对马铃薯生长的影响

利用被动微波可穿透云层的优势,基于GCOM-W1/AMSR2（Global Change Observation Mission-Water/ Advanced Microwave Scanning Radiometer 2）星载被动微波传感器的多通道亮度温度数据,反演了2016年1月下旬“超级寒潮”过程的广东省每日地表温度,分析了寒潮过程中广东省地表温度的时空变化特征。结果表明：在寒潮前后,广东省地表温度呈现出明显的先下降而后上升的趋势,寒潮过程带来的地表最低温度在广东北部大部分地区达到了277 K（4℃）,西南大部分地区为280~282 K（7~9℃）,其余大部分地区278~279 K（5~6℃）;降温幅度在广东南部地区达到了8~12 K（8~12℃）,北部大部分地区为5~7 K（5~7℃）。此外,利用归一化植被指数（NDVI）对植被生长的指示作用,基于HJ-1 A/B卫星的CCD传感器的多通道反射率数据,计算了近3年冬季广东省典型马铃薯种植区域马铃薯叶片的NDVI值,结果表明：马铃薯叶片的NDVI值在此次寒潮过程后出现了明显的下降,大部分地区（55.4%）马铃薯NDVI降低了0.1~0.2,部分地区（17.2%）马铃薯NDVI下降了0.2~0.3;进一步对比此次“超级寒潮”后同时段的前2年数据,发现寒潮后马铃薯叶片NDVI相对于正常年份也低了0.2,表明马铃薯叶片NDVI下降的主要原因是寒潮带来的低温,而不只是马铃薯的正常老化现象。NDVI的降低表明大部分地区马铃薯生长受到了抑制,马铃薯生长状况的这一变化也通过现场调查得到了证实。