本文關鍵詞：考慮稀疏植被影響的地表土壤水分微波遙感反演，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：土壤水分是區(qū)域陸地水循環(huán)、碳循環(huán)以及大氣循環(huán)的重要環(huán)節(jié),影響著地表的能量平衡和物質交換。鄂爾多斯市烏審旗地處我國干旱區(qū),這一帶降水稀少,蒸散發(fā)強烈,土壤含水量低,水資源尤其珍貴。區(qū)域尺度上的土壤水分監(jiān)測有助于為當地農作物生產、旱情防治以及生態(tài)監(jiān)測等方面提供決策支持。微波遙感是當前大尺度土壤水分監(jiān)測的重要技術之一,它不受天氣及光照條件影響,具有全天時、全天候的特點,可以實時高效的對土壤水分信息進行大范圍采集。微波遙感反演土壤水分受諸多因素影響,如雷達自身參數、地表粗糙度等,除此之外還會受到植被覆蓋的影響。如何有效消除植被對微波反演土壤水分的影響一直是國內外的研究熱點。本文以內蒙古鄂爾多斯市烏審旗為研究區(qū),利用RADARSAT-2雷達數據與光學數據,對考慮稀疏植被覆蓋影響的地表土壤水分反演方法開展研究,分別選取NDVI和NDWI指數通過水云模型改正植被對地表后向散射系數的影響;討論了水云模型經驗系數的取值與土壤水分反演精度的關系,確定了經驗系數的最佳取值;對水云模型在本研究區(qū)反演精度不高的原因進行了探討,結合AIEM模型,建立了改進的反演算法,將未考慮植被影響的反演算法和僅考慮有效相關長度改正、后向散射系數改正的反演算法進行精度對比,最終確定了適于研究區(qū)的土壤水分反演算法,并利用該算法反演研究區(qū)土壤水分;分析了研究區(qū)土壤含水量的分布特點及土壤水分與NDVI間的響應關系。本文主要研究成果如下:(1)利用水云模型,通過由NDVI、NDWI計算的植被含水量,可從總的地表后向散射系數中改正植被影響,且利用NDVI改正植被影響的效果優(yōu)于利用NDWI的改正效果。(2)水云模型經驗系數A的變化對反演精度幾乎沒有影響,而不同實測站點(site)經驗系數B的取值不同。反演算法Mv~(lh)_((σvv)(1))在site 1和site 4,當B=0.02時反演精度最高,IA達到了0.928;在site 3和site 6,當B=0.03時反演精度最高,IA為0.744。(3)通過后向散射系數反演的有效相關長度的精度與極化方式和均方根高度取值有關。當均方根高度為2.0cm時,HH極化與VV極化與反演的有效相關長度的相關系數均達到最大值,其值都大于0.8。(4)不同極化方式下,土壤水分的反演精度不同。對于風沙灘地區(qū),VV極化方式反演的土壤水分比HH極化方式反演的精度高。(5)對于風沙灘地區(qū),本文提出的僅改正后向散射系數的反演算法具有更好的適應性,其中反演模式Mv~(lh)_((σvv)(1))(即利用NDVI改正植被影響的VV極化后向散射系數,與未改正植被影響的HH極化有效相關長度聯合反演)更適于旱區(qū)土壤水分的反演(R=0.852,IA=0.902,RMSE=6.178%)。(6)研究區(qū)整體土壤含水量較低,土壤體積含水量主要分布在9%-19%之間。土壤含水量與NDVI呈線性擬合關系,R2=0.5809;當土壤體積含水量小于15%時,NDVI值大多低于0.3。
【關鍵詞】：土壤水分 水云模型 AIEM模型 RADARSAT-2 稀疏植被
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S152.7;S127
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 前言11-18
• 1.1 選題背景及研究意義11-12
• 1.2 國內外研究現狀12-14
• 1.2.1 裸露地表土壤水分研究現狀12-13
• 1.2.2 植被覆蓋地表土壤水分研究現狀13-14
• 1.3 主要研究內容14-17
• 1.4 論文結構17-18
• 第二章 微波遙感反演土壤水分基本原理18-30
• 2.1 微波遙感基本原理18-22
• 2.1.1 電磁波譜與電磁波的傳播18-19
• 2.1.2 雷達方程和后向散射系數19-20
• 2.1.3 雷達系統參數20-22
• 2.2 土壤水分相關地表參數22-30
• 2.2.1 土壤含水量參數23
• 2.2.2 土壤介電特性23-25
• 2.2.3 地表粗糙度25-28
• 2.2.4 地表植被參數28-30
• 第三章 土壤水分微波反演模型30-41
• 3.1 裸露地表土壤水分微波反演模型30-36
• 3.1.1 經驗—半經驗模型30-32
• 3.1.2 理論模型32-36
• 3.2 植被覆蓋地表土壤水分微波反演模型36-41
• 3.2.1 MIMICS模型37-38
• 3.2.2 水云模型38-41
• 第四章 考慮稀疏植被覆蓋影響的地表土壤水分反演41-56
• 4.1 研究區(qū)概況及數據源41-46
• 4.1.1 研究區(qū)概況41-42
• 4.1.2 數據源及預處理42-46
• 4.2 水云模型估算土壤直接后向散射系數46-49
• 4.2.1 植被含水量計算46-47
• 4.2.2 水云模型估算土壤直接后向散射系數47-49
• 4.3 基于高級積分方程模型的土壤水分反演49-56
• 4.3.1 有效相關長度的估算49-52
• 4.3.2 土壤水分反演52-56
• 第五章 改進的土壤水分反演方法56-65
• 5.1 僅改正有效相關長度的土壤水分反演56-58
• 5.2 僅改正后向散射系數的土壤水分反演58-60
• 5.3 優(yōu)化水云模型經驗系數60-62
• 5.4 土壤水分反演模型應用與分析62-65
• 結論與展望65-67
• 主要結論及討論65-66
• 展望66-67
• 參考文獻67-73
• 攻讀學位期間取得的研究成果73-74
• 致謝74

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1 彭萬杰;郭異礁;;虎峰鎮(zhèn)土壤水分的動態(tài)及其隨機模擬[J];安徽農業(yè)科學;2009年06期

2 楊濤;宮輝力;李小娟;趙文吉;孟丹;;土壤水分遙感監(jiān)測研究進展[J];生態(tài)學報;2010年22期

3 徐聯;申俊初;翟英濤;;影響土壤水分觀測精確度的原因及觀測注意事項探討[J];貴州氣象;2011年04期

4 高建華;胡振華;;土壤水分基礎理論及其應用研究進展[J];亞熱帶水土保持;2011年03期

5 王安琪;施建成;宮輝力;解超;;降尺度土壤水分信息與植被生長參量的時空關系[J];農業(yè)工程學報;2012年S1期

6 胡偉;熊凌云;熊雄;胡新華;;自動土壤水分數據質量控制中的閾值確定[J];氣象水文海洋儀器;2012年03期

7 陸楓;胡志洪;胡毅恒;;土壤水分測定方法研究[J];企業(yè)導報;2012年23期

8 黃文杰;呂軍;翟伶俐;魏曉奕;朱寶;;人工與自動土壤水分觀測資料差異探討[J];中國農學通報;2013年14期

9 馮兆林;陳玲愛;;華北地區(qū)土壤水分問題——Ⅰ.土壤水的擴散機制及水在剖面中運動的限制[J];土壤學報;1958年01期

10 花臨亭;;遼西砂荒地帶土壤水分演變趨勢與土地利用問題[J];遼寧農業(yè)科學;1963年03期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 王新;;農氣報表土壤水分記錄審核軟件[A];山東氣象學會2005年學術交流會優(yōu)秀論文集[C];2005年

2 薛龍琴;冶林茂;陳海波;;河南省自動土壤水分觀測網的建設和應用[A];第26屆中國氣象學會年會第三屆氣象綜合探測技術研討會分會場論文集[C];2009年

3 薛龍琴;冶林茂;陳海波;師麗魁;;河南省自動土壤水分資料與人工觀測資料對比分析[A];第27屆中國氣象學會年會現代農業(yè)氣象防災減災與糧食安全分會場論文集[C];2010年

4 除多;次仁多吉;邊巴次仁;王彩云;;西藏中部土壤水分遙感監(jiān)測方法研究[A];第27屆中國氣象學會年會干旱半干旱區(qū)地氣相互作用分會場論文集[C];2010年

5 姚付啟;蔡煥杰;張振華;;煙臺蘋果園表層土壤水分與深層土壤水分轉換關系研究[A];現代節(jié)水高效農業(yè)與生態(tài)灌區(qū)建設（下）[C];2010年

6 石慶蘭;王一鳴;馮磊;;土壤水分測量中相位差檢測算法的實驗與研究[A];中國農業(yè)工程學會電氣信息與自動化專業(yè)委員會、中國電機工程學會農村電氣化分會科技與教育專委會2010年學術年會論文摘要[C];2010年

7 巫麗君;潘建梅;魏愛明;王秀琴;;自動土壤水分觀測數據異常原因淺析[A];“推進氣象科技創(chuàng)新，提高防災減災和應對氣候變化能力”——江蘇省氣象學會第七屆學術交流會論文集[C];2011年

8 楊海鷹;冶林茂;陳海波;;土壤水分研究進展[A];第28屆中國氣象學會年會——S11氣象與現代農業(yè)[C];2011年

9 黃奕龍;傅伯杰;陳利頂;;黃土丘陵坡地土壤水分時空變化特征[A];地理教育與學科發(fā)展——中國地理學會2002年學術年會論文摘要集[C];2002年

10 陳懷亮;徐祥德;劉玉潔;厲王f;鄒春輝;翁永輝;;基于遙感和區(qū)域氣候模式的土壤水分預報方法研究[A];推進氣象科技創(chuàng)新加快氣象事業(yè)發(fā)展——中國氣象學會2004年年會論文集（上冊）[C];2004年

中國重要報紙全文數據庫 前10條

1 班勝林;山西引進新型土壤水分觀測儀[N];中國氣象報;2010年

2 記者 王量迪 通訊員 陳瑜;我市建成兩個自動土壤水分觀測站[N];寧波日報;2010年

3 王一;土壤水分快速測量技術獲突破[N];科技日報;2003年

4 記者 宛霞　通訊員 趙志強;中國氣象局將加強土壤水分觀測[N];中國氣象報;2009年

5 記者 王建忠;我國將布設1500套自動土壤水分觀測儀[N];中國氣象報;2009年

6 記者 田宜龍;我省建成55個土壤水分自動觀測站[N];河南日報;2009年

7 實習記者 王寶軍　通訊員 趙志強;全國建成７６個自動土壤水分觀測站[N];中國氣象報;2009年

8 張芳　仲維健;江蘇啟動土壤水分自動觀測網建設[N];中國氣象報;2009年

9 記者 劉劍英;我省首個自動土壤水分觀測站大名投用[N];河北日報;2009年

10 邢開成 胡佳軍;河北邯鄲首個自動土壤水分觀測站投入使用[N];糧油市場報;2009年

中國博士學位論文全文數據庫 前10條

1 王安琪;大尺度被動微波輻射計土壤水分降尺度方法研究[D];首都師范大學;2013年

2 魏新光;黃土丘陵半干旱區(qū)山地棗樹蒸騰規(guī)律及其節(jié)水調控策略[D];西北農林科技大學;2015年

3 劉丙霞;黃土區(qū)典型灌草植被土壤水分時空分布及其植被承載力研究[D];中國科學院研究生院（教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心）;2015年

4 楊長剛;半干旱雨養(yǎng)區(qū)覆蓋種植冬麥田土壤水熱效應[D];甘肅農業(yè)大學;2015年

5 劉艷;喀斯特峰叢洼地不同土地利用方式下表層土壤水分的時空規(guī)律研究[D];廣西大學;2016年

6 褚楠;基于狀態(tài)—參數同步估計的土壤水分數據同化研究[D];中國礦業(yè)大學;2016年

7 王改改;丘陵山地土壤水分時空變化及其模擬[D];西南大學;2009年

8 劉偉;植被覆蓋地表極化雷達土壤水分反演與應用研究[D];中國科學院研究生院（遙感應用研究所）;2005年

9 楊開寶;黃土丘陵區(qū)不同農業(yè)技術措施的土壤水分效應研究[D];西北農林科技大學;2010年

10 趙燕東;土壤水分快速測量方法及其應用技術研究[D];中國農業(yè)大學;2002年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 趙忠凱;土壤水分監(jiān)控保障系統研究[D];北京郵電大學;2012年

2 蘇歡;河南省土壤水分的時空變化特征及其與氣象要素的關系[D];南京信息工程大學;2015年

3 丁從慧;土壤水分對夏玉米生理生態(tài)特征的影響及動態(tài)模擬研究[D];南京信息工程大學;2015年

4 張洛丹;不同植被類型對陡坡地土壤水分循環(huán)的影響[D];西北農林科技大學;2015年

5 白盛元;黃土土柱降雨特征與土壤水分入滲過程研究[D];西北農林科技大學;2015年

6 李佳洲;土壤水分對三七生長及有效成分的影響[D];西北農林科技大學;2015年

7 張雪;牧草根系形態(tài)特征及土壤水分對修剪高度的響應研究[D];西北農林科技大學;2015年

8 王金鋒;不同覆蓋方式對渭北蘋果園土壤水分、溫度及產量品質的影響[D];西北農林科技大學;2015年

9 蘇一鳴;黃土高原旱地蘋果園起壟覆膜壟溝覆草技術研究[D];西北農林科技大學;2015年

10 上官玉鐸;負水頭條件下土壤水分入滲和氮素分布規(guī)律研究[D];中國農業(yè)科學院;2015年

  本文關鍵詞：考慮稀疏植被影響的地表土壤水分微波遙感反演，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：448411