基于遥感影像对土壤水分反演的研究

论文摘要

土壤水分是监测土地退化的一个非常重要的指标,是气候、水文、生态及农业等领域的主要参数,在地表与大气界面的水分和能量交换中起着重要作用。土壤水分的状况同样也可以反映出生态环境的健康状态,也是旱涝自然灾害发生的敏感指示因子之一。因此,使用遥感手段反演土壤水分,不仅能够克服传统监测方法费时、费力和以点带面等缺点,而且能够实现快速、及时和动态的监测与评估。遥感能够快速方便地获取大区域的地表信息,因此,使用遥感手段监测土壤水分意义重大。本文在收集整理国内外关于使用遥感定量反演土壤水分的相关研究资料以及甘肃省白银市的遥感影像数据、DEM数据和气温数据的基础上,以甘肃省白银市作为研究区域,根据太阳光线与实际地形之间的几何关系,利用DEM数据,考虑山地坡度、坡向和遮蔽等的影响,通过地理信息系统技术建立了起伏地形下天文辐射分布式计算模型,可准确计算山地天文辐射空间分布;同时对气温参数进行了高程、坡度、坡向和地形遮蔽等地形因子的订正,更为精细地表达了局地温度的空间分布差异;再结合Landsat5/TM6遥感数据,运用单窗算法反演可得到地表温度;根据地表温度可计算出温度植被干旱指数,运用ENVI的空间建模工具,可反演得到温度植被干旱指数分布图,从而准确地研究区域的土壤水分状况。实验结果表明,此方法较好地反映了白银市土壤的相对干旱状况,是一种充分考虑地形因子影响的监测土壤水分比较有效的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 遥感监测土壤水分的发展趋势
• 1.2.4 存在的问题
• 1.3 本文研究内容与技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究技术路线
• 2 研究的理论基础
• 2.1 土壤含水量极其作用
• 2.2 定量遥感与土壤水分定量反演机理
• 2.2.1 定量遥感
• 2.2.2 土壤水分定量反演机理
• 2.3 Landsat数据
• 3 土壤水分遥感反演模型
• 3.1 土壤水分遥感监测方法
• 3.2 土壤水分遥感反演模型
• 3.2.1 遥感反演模型概述
• 3.2.2 归一化植被指数（NDVI）
• 3.2.3 温度植被干旱指数（TVDI）
• 3.2.4 单窗算法反演地表温度
• 3.3 基于DEM的气温地形修正模型
• 3.3.1 气温影响因子分析
• 3.3.2 天文辐射模拟
• 3.3.3 实际地形下的气温模型
• 3.3.4 气象站温度内插
• 4 白银市土壤水分遥感反演与分析
• 4.1 研究区域概况
• 4.2 采集数据的处理
• 4.2.1 计算天文辐射
• 4.2.2 计算实际高度上的平面温度
• 4.3 地表温度反演
• 4.3.1 计算归一化植被指数（NDVI）
• 4.3.2 计算地表温度（Ts）
• 4.4 气温模拟结果及分析
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献