基于Sentinel-1數(shù)據(jù)的黑河中游土壤水分反演
發(fā)布時間：2021-07-22 09:01
基于Sentinel-1合成孔徑雷達（SAR）數(shù)據(jù)及相同時段的中分辨率成像光譜儀（MODIS）和Landsat 8兩種歸一化植被指數(shù)（NDVI）,構(gòu)建變化檢測模型以估算黑河中游的高分辨率土壤水分,并探討模型中具體參數(shù)設(shè)置對估算精度的影響。結(jié)果表明:①在對后向散射系數(shù)時間序列的差值（Δσ）和植被指數(shù)（VI）進行線性建模過程中,MODIS NDVI和Landsat 8 NDVI這兩種植被產(chǎn)品所構(gòu)建的模型在Δσ-VI空間中所選取的采樣點比例分別為2%和4%時,各自取得最優(yōu)精度;②以土壤水分反演為目標(biāo),使用Landsat 8 NDVI構(gòu)建的變化檢測模型略優(yōu)于使用MODIS NDVI構(gòu)建的變化檢測模型,兩種模型的均方根誤差RMSE分別為0.040 m3/m3和0.044 m3/m3,相關(guān)系數(shù)R分別為0.86和0.83;③對于變化檢測方法的關(guān)鍵參數(shù),若使用低分辨率的SMAP/Sentinel-1L2SMSP土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)分別代替站點觀測的土壤水分初始值和縮放因子（即兩個...
【文章來源】：遙感技術(shù)與應(yīng)用. 2020,35(01)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
基于兩種不同植被指數(shù)構(gòu)建的變化檢測模型反演得到的土壤水分對比
圖6展示了大滿站和黑河遙感站采用3種方案反演得到的土壤水分時間序列。首先通過對比方案一和方案三來研究引入初始值誤差的影響，由于大滿站實測土壤水分的初始值與SMAP/Sentinel-1初始值大致相等，故大滿站的方案一與方案三反演得到的時間序列基本重疊。而黑河遙感站中SMAP/Sentinel-1獲取的土壤水分初始值比實測值高0.021 m3/m3，故黑河遙感站的方案三相對于方案一有穩(wěn)定的系統(tǒng)偏差，該偏差的大小明顯取決于土壤水分初始值的誤差，且通過起始值這一參數(shù)引入的誤差不會造成土壤水分反演誤差的累積。對于縮放因子引入的誤差（對比方案一和方案二），兩個站點的土壤水分反演誤差時間序列都具有較大的波動，且在水分值較高時具有較大的誤差。此外，反演誤差還隨著縮放因子誤差的增大而明顯增大，大滿和黑河遙感兩個站點的縮放因子誤差分別為0.11和0.06 m3/m3，由此造成的兩個站點的土壤水分反演誤差則為0.058和0.025 m3/m3。此外，反演的土壤水分時間序列也進一步說明，土壤水分縮放因子對反演結(jié)果的影響明顯大于土壤水分初始值對反演結(jié)果的影響。圖6 3種土壤水分反演方案在兩個站點估算的土壤水分時間序列
研究區(qū)位于黑河生態(tài)水文遙感試驗區(qū)的張掖南部中游人工綠洲試驗區(qū)（圖1），該試驗區(qū)為地形開闊的盆地，海拔在1 450～1 680 m之間，地勢自南向北逐漸降低。研究區(qū)氣候類型為溫帶干旱荒漠氣候，據(jù)中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)的統(tǒng)計結(jié)果顯示，該區(qū)域多年年平均降水量為132.6 mm，年降水量變化范圍71.6～216.3 mm；多年年平均氣溫為7.8℃，年均溫變化范圍0.9～16.2℃。試驗區(qū)北部為濕地，南部為荒漠，西部為戈壁，東部為沙漠，中部為人工綠洲，綠洲中有農(nóng)田、防護林、村莊、道路及渠系等多種地類，主要作物為制種玉米和大田玉米等[28]。本文選取試驗區(qū)中部45 km×44 km的人工綠洲作為研究區(qū)，介于38.7°～39.2°N,100.2°～100.7°E之間。研究區(qū)站點信息如表1所示。2.2 數(shù)據(jù)獲取及預(yù)處理
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于MODIS和Landsat的青藏高原兩代GIMMS NDVI性能評價[J]. 杜加強,王躍輝,師華定,房世峰,何萍,劉偉玲,陰俊齊. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2016(22)
[2]聯(lián)合機載PLMR微波輻射計和MODIS產(chǎn)品反演黑河中游張掖綠洲土壤水分研究[J]. 李大治,晉銳,車濤,Jeffrey Walker,高瑩,耶楠,王樹果. 地球科學(xué)進展. 2014(02)
[3]利用星載散射計反演地表土壤水分[J]. 萬幼川,陳晶,余凡,賈毅. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2014(03)
[4]Characterization,controlling, and reduction of uncertainties in the modeling and observation of land-surface systems[J]. LI Xin. Science China（Earth Sciences）. 2014(01)
[5]黑河流域生態(tài)—水文過程綜合遙感觀測聯(lián)合試驗總體設(shè)計[J]. 李新,劉紹民,馬明國,肖青,柳欽火,晉銳,車濤,王維真,祁元,李弘毅,朱高峰,郭建文,冉有華,聞建光,王樹果. 地球科學(xué)進展. 2012(05)
本文編號：3296852
【文章來源】：遙感技術(shù)與應(yīng)用. 2020,35(01)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
基于兩種不同植被指數(shù)構(gòu)建的變化檢測模型反演得到的土壤水分對比
圖6展示了大滿站和黑河遙感站采用3種方案反演得到的土壤水分時間序列。首先通過對比方案一和方案三來研究引入初始值誤差的影響，由于大滿站實測土壤水分的初始值與SMAP/Sentinel-1初始值大致相等，故大滿站的方案一與方案三反演得到的時間序列基本重疊。而黑河遙感站中SMAP/Sentinel-1獲取的土壤水分初始值比實測值高0.021 m3/m3，故黑河遙感站的方案三相對于方案一有穩(wěn)定的系統(tǒng)偏差，該偏差的大小明顯取決于土壤水分初始值的誤差，且通過起始值這一參數(shù)引入的誤差不會造成土壤水分反演誤差的累積。對于縮放因子引入的誤差（對比方案一和方案二），兩個站點的土壤水分反演誤差時間序列都具有較大的波動，且在水分值較高時具有較大的誤差。此外，反演誤差還隨著縮放因子誤差的增大而明顯增大，大滿和黑河遙感兩個站點的縮放因子誤差分別為0.11和0.06 m3/m3，由此造成的兩個站點的土壤水分反演誤差則為0.058和0.025 m3/m3。此外，反演的土壤水分時間序列也進一步說明，土壤水分縮放因子對反演結(jié)果的影響明顯大于土壤水分初始值對反演結(jié)果的影響。圖6 3種土壤水分反演方案在兩個站點估算的土壤水分時間序列
研究區(qū)位于黑河生態(tài)水文遙感試驗區(qū)的張掖南部中游人工綠洲試驗區(qū)（圖1），該試驗區(qū)為地形開闊的盆地，海拔在1 450～1 680 m之間，地勢自南向北逐漸降低。研究區(qū)氣候類型為溫帶干旱荒漠氣候，據(jù)中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)的統(tǒng)計結(jié)果顯示，該區(qū)域多年年平均降水量為132.6 mm，年降水量變化范圍71.6～216.3 mm；多年年平均氣溫為7.8℃，年均溫變化范圍0.9～16.2℃。試驗區(qū)北部為濕地，南部為荒漠，西部為戈壁，東部為沙漠，中部為人工綠洲，綠洲中有農(nóng)田、防護林、村莊、道路及渠系等多種地類，主要作物為制種玉米和大田玉米等[28]。本文選取試驗區(qū)中部45 km×44 km的人工綠洲作為研究區(qū)，介于38.7°～39.2°N,100.2°～100.7°E之間。研究區(qū)站點信息如表1所示。2.2 數(shù)據(jù)獲取及預(yù)處理
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于MODIS和Landsat的青藏高原兩代GIMMS NDVI性能評價[J]. 杜加強,王躍輝,師華定,房世峰,何萍,劉偉玲,陰俊齊. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2016(22)
[2]聯(lián)合機載PLMR微波輻射計和MODIS產(chǎn)品反演黑河中游張掖綠洲土壤水分研究[J]. 李大治,晉銳,車濤,Jeffrey Walker,高瑩,耶楠,王樹果. 地球科學(xué)進展. 2014(02)
[3]利用星載散射計反演地表土壤水分[J]. 萬幼川,陳晶,余凡,賈毅. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2014(03)
[4]Characterization,controlling, and reduction of uncertainties in the modeling and observation of land-surface systems[J]. LI Xin. Science China（Earth Sciences）. 2014(01)
[5]黑河流域生態(tài)—水文過程綜合遙感觀測聯(lián)合試驗總體設(shè)計[J]. 李新,劉紹民,馬明國,肖青,柳欽火,晉銳,車濤,王維真,祁元,李弘毅,朱高峰,郭建文,冉有華,聞建光,王樹果. 地球科學(xué)進展. 2012(05)
本文編號：3296852
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