發(fā)布時(shí)間：2017-12-17 11:06

  本文關(guān)鍵詞：基于LSMEM模型的黑河流域土壤含水量遙感反演研究

  更多相關(guān)文章： 輻射傳輸 AMSR-E 土壤含水量 遙感反演 黑河流域

【摘要】：土壤含水量是理解地表-大氣交互的重要因子,大尺度高精度的土壤含水量的測(cè)定對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、天氣預(yù)報(bào)以及旱澇災(zāi)害監(jiān)測(cè)等都具有重要的參考價(jià)值。傳統(tǒng)地表實(shí)測(cè)精度較高,但僅能代表觀測(cè)點(diǎn)的瞬時(shí)狀態(tài),難以推廣至其他時(shí)空,借助于遙感平臺(tái)并結(jié)合特定的模型和算法,可以得到時(shí)空大尺度土壤含水量分布狀況,為研究陸表間要素的能量交換和循環(huán)提供可靠的依據(jù)。本研究基于輻射傳輸理論,使用AMSR-E日觀測(cè)亮溫?cái)?shù)據(jù),以我國(guó)西北內(nèi)陸黑河流域作為研究區(qū),詳細(xì)分析了地表、植被和大氣對(duì)地表輻射傳輸?shù)挠绊?測(cè)試了陸表微波發(fā)射模型LSMEM中參數(shù)的敏感性,對(duì)植被光學(xué)厚度t和單散射返照率w進(jìn)行了修正,并使用改進(jìn)后的LSMEM模型對(duì)整個(gè)流域的土壤含水量進(jìn)行了反演。結(jié)果表明,黑河流域的土壤含水量分布呈現(xiàn)由北向南逐漸增大的趨勢(shì),其北部荒漠/半荒漠區(qū)土壤平均含水量為0.02~0.05,南部上游(青海祁連山區(qū))高海拔區(qū)和中游(甘肅民樂、山丹、臨澤等)沖積平原區(qū)以及下游(內(nèi)蒙古阿拉善盟)流經(jīng)區(qū)域周邊的土壤含水量較高,其均值約為0.2,最大可達(dá)0.3,經(jīng)與流域中部的臨澤和花寨子/盈科的地表實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比較,反演結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)在時(shí)間序列上具有相同的變化趨勢(shì),在空間上具有較好的一致性。除使用地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證反演結(jié)果外,與VIC水文模擬結(jié)果在流域尺度上也進(jìn)行了比較,結(jié)果表明,VIC模擬結(jié)果普遍高于本文研究,相關(guān)性分析表明二者在流域的大部分區(qū)域具有良好的正相關(guān)性,部分區(qū)域的皮爾遜相關(guān)系數(shù)r高達(dá)0.9。本文還對(duì)同樣基于輻射傳輸理論和AMSR-E平臺(tái)的土壤含水量產(chǎn)品—NASA的AMSR-E Level 3數(shù)據(jù)集以及VUA的LPRM數(shù)據(jù)集進(jìn)行了對(duì)比分析,結(jié)果表明,本文研究與Level 3數(shù)據(jù)集和VUA數(shù)據(jù)集呈現(xiàn)相同的土壤含水量分布趨勢(shì),其平均含水量與Level 3數(shù)據(jù)較為接近,在部分區(qū)域可達(dá)到完全的正向相關(guān)(r(28)1);而VUA數(shù)據(jù)集在整個(gè)流域的值普遍偏高且變化較大,對(duì)其與本文研究的相關(guān)性分析表明二者僅在少數(shù)區(qū)域具有相關(guān)性。本研究的創(chuàng)新點(diǎn)在于:1)提出了一種植被光學(xué)厚度參數(shù)改進(jìn)方法,驗(yàn)證了土壤含水量敏感度分析結(jié)果,提升了植被區(qū)土壤含水量反演精度;2)使用皮爾遜相關(guān)分析法分析比較了VIC模擬結(jié)果、AMSR-E level 3數(shù)據(jù)集和VUA數(shù)據(jù)集,在時(shí)空大尺度上對(duì)本文結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。本研究通過反演改進(jìn)的LSMEM模型獲得了黑河流域土壤含水量,使用實(shí)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)和流域尺度數(shù)據(jù)集驗(yàn)證了其可靠性,但反演結(jié)果的精度仍然可以進(jìn)一步提升,對(duì)深層土壤含水量的研究將是進(jìn)一步研究的重點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S152.7;S127

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本文編號(hào)：1299862