遥感信息

综述 2007.6

土壤水分遥感反演方法概述

肖斌,沙晋明

(福建师范大学地理科学学院,福建福州350007)

摘要:就目前国内外土壤水分遥感反演方法、进展和应用现状进行了简要地回顾,比较和评价了反射率法、植被指数法、热惯量法、温度-植被指数法、微波法等方法的优缺点及适用范围,并对土壤水分遥感反演方法及发展趋势进行了展望。

关键词:土壤水分;热惯量法;反射率法;微波法;植被指数法

中图分类号:TP79 文献标识码:A 文章编号:1000-3177(2007)94-0094-05

1 引 言

土壤水分是水文学、气象学以及农业科学研究领域中的一个重要指标参数,尤其在当今农业发展中起到了非常重要作用。大范围土壤水分的监测与反演是农业研究和生态环境评价的重要组成部分。区域或全球范围的土壤水环境反演是陆面过程模式研究中必不可少的参数之一。因而,土壤水分的遥感反演是一项十分引人注目的研究课题,同时也是目前遥感技术应用研究的前沿领域,是公认的世界性研究难题之一。随着遥感技术的发展,不仅大面积土壤水分实时动态监测成为可能,而且随着其他相关学科的发展,如GIS,GPS以及 3S 集成的日益成熟,使得土壤水分的遥感反演精度得到了很大的提高。回顾几十年的发展历程,土壤水分遥感反演相继出现多种方法,并在相应的领域得到了很好的验证和应用。

Bowers等人[1]就发现裸地土壤湿度的增加会引起土壤发射率的降低,这为后来利用遥感方法进行土壤水分的遥感监测研究提供了理论依据。郭广猛等[2]根据水的吸收率曲线提出使用中红外波段来监测土壤湿度,采用MODIS数据并结合实地调查资料,建立了MODIS第7通道的反射率与地面湿度的线性光学。刘培君等

[3]

采用土壤水分光谱法,利

用遥感资料估算 光学植被覆盖度 ,然后利用像元分解法分离植被与土壤信息,提取土壤水分光谱信息,以TM数据为桥梁,建立了AVHRR可见光与近红外通道的土壤水分遥感监测模型。

2.1.2植被指数法

在有植被的地区,土壤中含水量多少直接关系到土壤上植被覆盖的生长状况。对于同一种植被来说,在同等条件下,土壤供水充足则生长茂盛,反之则会出现脱水而病变,从而导致植被冠层光谱信息的改变。一般说来,土壤水分与植被指数之间呈正相关,尤其在干旱-半干旱地区,土壤水分对植被生长起决定控制作用。因而可以利用植被指数法间接估算土壤水分。普布次仁

[4]

2 土壤水分遥感反演方法及模型

2.1 可见光-近红外法

可见光-近红外法,主要利用土壤及土壤上覆植被的光谱反射特性来估算土壤水分。土壤及土壤上覆植被的生化、物理等性质的不同,会引起其相应反射率的变化。

2.1.1反射率法

干燥的土壤的反射率较高,而同类湿润的土壤在各波段的反射率相应下降。因而,土壤反射率的变化反映了土壤表面干湿程度。在1965年之前,

收稿日期:2007-03-19

对我国华北、西南地区

6个站的0~50cm平均土壤绝对湿度的累积值与NDVI进行了相关分析,并发现在生长中期,累积或

最大NDVI与平均土壤绝对湿度的累积值之间存在较明显的非线性关系。陈维英等人[5]利用NO AA极轨气象卫星距平植被指数(AVI)对1992年全国特大干旱进行了监测,并取得较满意的结果,发现当月的距平植被指数与当月降水量距平百分率相

修订日期:2007-04-02

基金项目:福建省教育厅科技项目 基于多源遥感信息的景观尺度转换及动态变化模拟研究 (2005K022)、福建省海峡西岸资源环

境科技创新能力建设 新世纪优秀人才资助项目 、科技部国际交流项目:生态环境的遥感研究(BB0086)。

作者简介:肖斌,(1982~),男,汉族,江西信丰,硕士研究生。地图学与地理信息系统 E mail:xiaobin_163@http://doc.xuehai.net