發(fā)布時(shí)間：2020-09-04 18:47

　　 土壤水分是影響自然界中水分平衡的一個(gè)重要參量,它在地—?dú)饨缑骈g的物質(zhì)與能量交換中起著決定性的作用,是植被生長(zhǎng)發(fā)育的基本條件。本文基于新一代的哨兵1號(hào)(Sentinel-1)SAR數(shù)據(jù),結(jié)合Landsat 8 OLI以及FY-3C的MWRI數(shù)據(jù),研究植被覆蓋地表土壤水分反演方法。為消除植被對(duì)土壤水分反演的影響,分別利用Landsat 8 OLI數(shù)據(jù)構(gòu)建的植被指數(shù)和FY-3C/MWRI數(shù)據(jù)構(gòu)建的微波極化差異指數(shù)建立植被含水量模型;然后,基于Sentinel-1 SAR數(shù)據(jù),結(jié)合水-云模型,發(fā)展兩種多源遙感數(shù)據(jù)聯(lián)合反演植被覆蓋地表土壤水分半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀榱嗽u(píng)價(jià)所建立模型的反演精度,分別在西班牙卡斯蒂利亞-萊昂自治區(qū)以及中國(guó)的江淮地區(qū)開展土壤水分反演試驗(yàn),并利用觀測(cè)的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行反演結(jié)果的精度驗(yàn)證。其主要研究結(jié)論如下:(1)對(duì)比交叉極化VH和同極化VV數(shù)據(jù)在土壤水分反演中的表現(xiàn),VV極化數(shù)據(jù)能取得更高的反演精度。因而Sentinel-1 VV極化數(shù)據(jù)更適用于土壤水分的反演。(2)在利用光學(xué)與微波數(shù)據(jù)聯(lián)合反演植被覆蓋土壤水分試驗(yàn)中,相較于NDVI與EVI,NDWI1與VV極化數(shù)據(jù)構(gòu)建的土壤水分半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍苋〉酶玫慕Y(jié)果。對(duì)于西班牙試驗(yàn)區(qū)域,模型反演的土壤水分與實(shí)測(cè)值之間的相關(guān)系數(shù)為0.865,其均方根誤差及平均偏差分別為0.045cm3/cm3、0.036cm3/cm3;在中國(guó)試驗(yàn)區(qū)域,模型反演的土壤水分與實(shí)測(cè)值之間的相關(guān)系數(shù)為0.627,其均方根誤差及平均偏差分別為0.044cm3/cm3、0.036cm3/cm3。(3)在利用主被動(dòng)微波數(shù)據(jù)聯(lián)合反演植被覆蓋土壤水分試驗(yàn)中,基于Sentinel-1 VV極化數(shù)據(jù)與FY-3C/MWRI的微波極化差異指數(shù)MPDI構(gòu)建的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵材芎芎玫毓浪阒袊?guó)試驗(yàn)地區(qū)地表土壤水分,模型反演的土壤體積含水量與實(shí)測(cè)值之間的相關(guān)系數(shù)為0.563,其均方根誤差及平均偏差分別為0.046cm3/cm3、0.037 cm3/cm3。(4)通過對(duì)模型中各個(gè)參數(shù)的敏感性分析可知,土壤水分對(duì)雷達(dá)后向散射系數(shù)最為敏感,歸一化水分指數(shù)NDWI和微波極化差異指數(shù)MPDI次之,而雷達(dá)波入射角敏感性最低。(5)在區(qū)域土壤水分制圖中,Sentinel-1與Landsat 8數(shù)據(jù)構(gòu)建的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂梢缘玫?0m空間分辨率的土壤水分制圖;而Sentinel-1與FY-3C/MWRI數(shù)據(jù)構(gòu)建的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷玫酵寥浪种茍D空間分辨率為1km。
【學(xué)位單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S152.7
【部分圖文】：

２．１研究區(qū)概況及地面數(shù)據(jù)集逡逑２．１．１中國(guó)研究區(qū)概況及地面數(shù)據(jù)集逡逑中國(guó)的研究區(qū)域?yàn)闄M跨我國(guó)江淮區(qū)域的安徽省和江蘇省，站點(diǎn)位置如圖２．１所示，逡逑該試驗(yàn)區(qū)域地處１１４°５ｆ？１２１。５７１，２９°４１＇？３５°２（ＴＮ，平均海拔約為３０ｍ。其中江蘇逡逑省位于我國(guó)東部沿海中心，東臨黃海，東南分別與上海與浙江省相鄰，西連安徽省，北逡逑靠山東省。江蘇省的地形較為平坦，多以平原為主，其平原面積超過７萬平方公里，占逡逑江蘇省總土地面積的７０％以上，比例居我國(guó)各省首位，其主要農(nóng)作物包括水稻、小麥、逡逑玉米、棉花、大豆和油菜等；安徽省地處長(zhǎng)江、淮河中下游，長(zhǎng)江三角洲腹地，東接江逡逑蘇和浙江省，西連湖北和河南省，南鄰江西省，北靠山東省；安徽省的主要地形類型有逡逑平原、丘陵和山地，其北部以種植小麥為主，南部以種植水稻為主，其它農(nóng)作物還包括逡逑油菜、棉花和大豆等。逡逑＊秦．．鯰

２．１．２西班牙研究區(qū)概況及地面數(shù)據(jù)集逡逑為建立植被覆蓋地表土壤水分反演模型，從國(guó)際土壤水分觀測(cè)網(wǎng)上選取有植被覆蓋逡逑且地勢(shì)平坦的西班牙卡斯蒂利亞－萊昂自治區(qū)的薩拉曼卡地區(qū)（圖２．２）作為本文的另一逡逑個(gè)試驗(yàn)區(qū)域。國(guó)際土壤水分觀測(cè)網(wǎng)（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ邋Ｓｏｉｌ邋Ｍｏｉｓｔｕｒｅ邋Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＩＳＭＮ）是全球逡逑能源和水交換項(xiàng)目（Ｇｌｏｂａｌ邋Ｅｎｅｒｇｙ邋ａｎｄ邋Ｗａｔｅｒ邋Ｅｘｃｈａｎｇｅｓ邋Ｐｒｏｊｅｃｔ，ＧＥＷＥＸ）與地球觀測(cè)組逡逑織（Ｇｒｏｕｐ邋ｏｆ邋Ｅａｒｔｈ邋Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，邋ＧＥＯ）和地球觀測(cè)衛(wèi)星委員會(huì)（Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ邋ｏｎ邋Ｅａｒｔｈ逡逑Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ邋Ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ，邋ＣＥＯＳ）共同合作建立的全球站點(diǎn)土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于逡逑地球科學(xué)界驗(yàn)證和提高全球衛(wèi)星觀測(cè)和地表模型精度具有重要的研究意義［６２］。西班牙地逡逑區(qū)的國(guó)際土壤水分觀測(cè)網(wǎng)上的站點(diǎn)分布在巴利亞多利德和薩莫拉兩個(gè)省，其土壤水分觀逡逑測(cè)網(wǎng)經(jīng)緯度范圍為５°１２’？５°３３＇Ｗ，４１°０９＇？４１°２７＇Ｎ，研究區(qū)域以平原為主，其主要地逡逑表類型有農(nóng)用地、自然植被、稀疏植被（草本植物）、草地、城市和建筑區(qū)、永久濕地、逡逑水體等。本文所使用西班牙的２０個(gè)觀測(cè)站的地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)在國(guó)際土壤水分觀測(cè)網(wǎng)逡逑（ｈｔｔｐｓ：／／ｉｓｍｎ．ｇｅｏ．ｔｕｗｉｅｎ．ａｃ．ａｔ／ｉｓｍｎ／）上下載，＂Ｆ載的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)為０？５ｃｍ深度層的逡逑土壤體積含水量

圖２．５邋Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１全球覆蓋范圍逡逑Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１衛(wèi)星搭載有Ｃ波段ＳＡＲ傳感器，其工作頻率為５．４邋ＧＨｚ，具有多極化成逡逑像能力。Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１成像系統(tǒng)采用４種成像模式（圖２．６），其具體信息見表２．２。逡逑ｗ邐ｒ逡逑＊＊＊＊＊邐｜邐ｆｌｋ逡逑Ｉ邐＼邐Ｍｌ邋Ｓｕｂ－５ａｔｅＨｊｔｅ邋Ｔｒａｃｋ逡逑＼邐＼邐＼邋Ｊｋ＾逡逑：Ｄｒｂｉｔ邋Ｈｅｉｇｈｔ邋＼邐＼逡逑￣７００ｋｍ邋Ｖ邋＼逡逑＿森逡逑＾＾＾＾ｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ邋Ｗｉｄｅ邋Ｓｗａｔｈ逡逑邐Ｍｏｄｅ邐邐邐邐邐邐邐—邐逡逑圖２．６邋Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－１成像模式逡逑本研宄所用數(shù)據(jù)是干涉寬模式（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ邋Ｗｉｄｅ，ＩＷ）下的ＳＩ邋ＴＯＰＳ－ｍｏｄｅ邋ＳＬＣ逡逑數(shù)據(jù)，其地面分辨率為２０ｍ，幅寬為２５０ｋｍ，該成像模式解決了寬幅合成孔徑雷達(dá)成像逡逑出現(xiàn)的ｓｃａｌｌｏｐｉｎｇ效應(yīng)，并增強(qiáng)成像輻射性能，使提取的后向散射系數(shù)更精確［５７］。逡逑１４逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2812454