表層土壤水分是定量干旱監(jiān)測的重要參量,對干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義。在采用歸一化植被指數(shù)閾值法劃分地表覆蓋類型的基礎(chǔ)上,利用MODIS數(shù)據(jù)選擇適用的光學(xué)遙感算法估算土壤水分基準(zhǔn)值,以及利用風(fēng)云三號B星搭載的微波成像儀（Fengyun-3B/MicrowareRadiationImagery,FY3B/MWRI）數(shù)據(jù)采用微波遙感算法反演土壤水分日變化量,最后構(gòu)建藏北表層土壤水分協(xié)同反演的遙感模型并應(yīng)用于區(qū)域土壤水分的估算。結(jié)果表明:光學(xué)遙感與微波遙感協(xié)同反演的土壤水分含量與實(shí)測數(shù)據(jù)呈顯著相關(guān),決定系數(shù)達(dá)到0.89,均方根誤差為0.97,協(xié)同反演模型具有較高的反演精度,并且協(xié)同反演的結(jié)果優(yōu)于單一遙感源的反演結(jié)果。該模型可以較好地適用于藏北地區(qū)表層土壤水分的動態(tài)監(jiān)測。 

【文章來源】：土壤. 2019,51(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

基于NDVI的藏北地表植被覆蓋類型Fig.2VegetationcovertypeinnorthernTibetbasedonNDVIhttp://soils.issas.ac.cn

I值、VSWI值與實(shí)測土壤水分?jǐn)M合的冪函數(shù)模型效果均優(yōu)于線性模型的結(jié)果，決定系數(shù)R2分別為0.62、0.85，而中等植被覆蓋的TVDI值與地面實(shí)測土壤水分存在良好的一元線性相關(guān)，決定系數(shù)R2為0.63。3種地表類型區(qū)域的擬合模型的相關(guān)性均通過了置信度為0.05的顯著性檢驗(yàn)，說明依據(jù)地表類型劃分的結(jié)果選擇相應(yīng)的模型對土壤水分進(jìn)行估算可以取得較好的效果。綜合表1中的擬合方程，估算得到2015年7月21日至8月5日16d合成的土壤水分基準(zhǔn)值(圖3)。由圖3可以看出，藏北地區(qū)土壤水分干濕狀況存在明顯的空間分異：東南、西北部地區(qū)土壤水分含量較高，冰雪覆蓋的較高海拔的高山區(qū)土壤水分也較充足，土壤含水量在10%以上；中部地區(qū)的尼瑪縣大部分地區(qū)、改則縣南部地區(qū)及班戈縣等地，土壤水分含量較低，土壤水分含量在0~10%，部分區(qū)域土壤處于缺水狀態(tài)，土壤含水量低于5%。利用地面實(shí)測數(shù)據(jù)對3種遙感模型聯(lián)合反演的土壤水分基準(zhǔn)值進(jìn)行精度分析(圖4)，可以看出，土壤水分基準(zhǔn)值的估算結(jié)果與地面實(shí)測數(shù)據(jù)的決定系數(shù)R2為0.65，均方根誤差RMSE為1.19，說明依據(jù)地表覆蓋類型構(gòu)建的光學(xué)遙感估算模型在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)對土壤水分的估算，但估算精度仍然不高，主要原因一方面可能是NDVI最大值法雖然對去云是有效的，但卻忽略了地表方向性反射，造成由NDVI反演的地表參數(shù)的誤差；另一方面，由于采樣沿線地表特征差異較大，通過TDR測量獲得的真實(shí)土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)本身也有一定的誤差，導(dǎo)致土壤水分基準(zhǔn)值估算結(jié)果的整體精度偏低，最高90.21%，最低54.73%，平均為74.69%，反映出復(fù)合模型反演的土壤水分

資料分析，土壤水分日變化量較高的主要原因可能與當(dāng)日研究區(qū)大部分地區(qū)有不同強(qiáng)度的降雨有關(guān)，導(dǎo)致土壤水分變化量明顯增大。研究區(qū)中部土壤水分日變化量的空間差異較明顯，這可能受降水時(shí)空分布不均、陸表蒸散發(fā)量較大等因素的影響，氣溫升高引起地表蒸發(fā)加快，導(dǎo)致土壤水分變化量減小[27]。另外，土壤水分日變化量在5%以下的地區(qū)主要分布在西部、東部，且這些區(qū)域土壤水分變化量的值比較穩(wěn)定。分析原因，主要是這部分地區(qū)植被覆蓋度較高，植被對土壤水分的調(diào)節(jié)作用使得土壤水分變化波動較小[28]。圖4地面實(shí)測值與土壤水分基準(zhǔn)的相關(guān)性分析Fig.4Correlationbetweenbenchmarkandin-situsoilmoistures2.3光學(xué)和微波遙感協(xié)同反演土壤水分根據(jù)公式(1)，聯(lián)合土壤水分基準(zhǔn)和日變化量得到藏北地區(qū)表層土壤水分結(jié)果(圖6)�？傮w上看，整個(gè)研究區(qū)土壤水分空間分異明顯，在高山區(qū)、林區(qū)以及湖泊周邊地區(qū)土壤水分含量較高，這與高山積雪融化補(bǔ)給以及降水量高有關(guān)。同時(shí)，結(jié)合氣象條件分析，氣溫和降水引起土壤水分產(chǎn)生時(shí)空分布變化。研究區(qū)2015年7月29日天氣狀況為晴天，而8月5日在安多縣北部、雙湖縣、改則縣中部地區(qū)、尼瑪縣中部、革吉縣東部等地均有降雨過程，因而8月5日當(dāng)天土壤水分含量明顯增加，尤其對于裸土及稀疏植被覆蓋區(qū)域，土壤水分基準(zhǔn)值偏低，降水過程使該區(qū)域的表層土壤水分迅速增加[29]，因而土壤水分變化量較大。在中等植被覆蓋區(qū)或密集植被覆蓋區(qū)，一定強(qiáng)度的降水易引起土壤水分出現(xiàn)飽和而使其隨地表徑流流走，因而土壤水分的變化量相對較校利用預(yù)留的10個(gè)實(shí)測土壤含水量數(shù)據(jù)驗(yàn)證協(xié)同反演模型的精度與合理性(圖7)。由圖7可知，協(xié)

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3613962