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联合机载PLMR微波辐射计和MODIS产品反演黑河中游张掖绿洲土壤水分研究 总被引：1，自引：0，他引：1
土壤水分是气候、水文学研究中的重要变量,微波遥感是获取区域地表土壤水分的重要手段,而L波段更是微波土壤水分反演的最优波段。依托HiWATER黑河中游绿洲试验区的地面观测及机载PLMR微波辐射计亮温数据,利用微波辐射传输模型L-MEB,并将MODIS地表温度产品(MOD11A1)和叶面积指数产品(MYD15A2)作为模型及反演中的先验辅助信息,借助LM优化算法,通过PLMR双极化多角度的亮温观测,针对土壤水分、植被含水量(VWC)和地表粗糙度这3个主要参数,分别进行土壤水分单参数反演、土壤水分与VWC或粗糙度的双参数反演以及这3个参数的同时反演。通过对不同反演方法的比较可以得出结论,多源辅助数据及PLMR双极化、多角度信息的应用可以显著降低反演的不确定性,提高土壤水分反演精度。证明在合理的模型参数和反演策略下,SMOS的L-MEB模型和产品算法可以达到0.04 cm3/cm3的反演精度,另外无线传感器网络可以在遥感产品真实性检验中起到重要作用。 相似文献
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热像仪的优势在于可以获得组分辐射温度,常用于地面温度同步测量实验中,其数据与植被覆盖度联合还可以得到作物田块尺度的平均辐射温度。以黑河流域进行的星—机—地遥感综合观测试验加密观测——盈科绿洲玉米地的热像仪和手持式红外辐射计温度测量数据为基础对不同采样方式获得的地面辐射温度进行对比。对于热像仪数据:①采用阈值法对热像仪影像中的玉米和土壤背景两组分进行分离,获得了各自辐射温度的平均值;②利用LAB彩色变换法处理同步拍摄的真彩色照片,获得每块玉米样地的植被覆盖度;③最终结合组分温度和植被覆盖度求得地块平均的辐射温度。经过实验对比发现,由热红外图像计算获得的地面平均辐射温度与手持式红外辐射计垂直垄或顺垄条带采样获得的地面平均辐射温度差值较小,基本在±1℃以内,而3种测量方式的最大值、最小值相差较多。还模拟了几种常见尺度下利用手持式红外辐射计进行随机采样时,其采样平均值以不同的置信度处于真实温度±0.5℃之间所对应的采样次数。分析表明,基于点测量的采样方案难以仅利用1~2台手持式红外辐射计实现对田块或更大尺度平均辐射温度的准确测量,高时空采样频率是保障地面辐射温度测量精度的前提,与遥感像元尺度相匹配的地面真实性检验需要... 相似文献
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土壤含水量是水文、农业和气象等领域的关键参数,而微波遥感是目前监测土壤含水量最有效的手段之一。本文利用主动微波与被动微波数据,结合其他多源遥感数据,运用随机森林算法分别在主动微波数据分辨率尺度和被动微波数据分辨率尺度下完成主被动微波数据的土壤含水量联合反演。首先对被动微波尺度的地表覆盖类型与归一化植被指数(NDVI)参数进行空间分辨率优化,再利用回归ReliefF方法对两种尺度所用的输入变量的重要性进行评估,并对输入变量进行优选,最后对比主被动微波数据土壤含水量联合反演和单独利用主动/被动微波数据进行反演的精度,分析主被动微波联合反演方法的有效性。结果表明：在主动微波尺度,主被动微波联合反演的精度相比单独利用主动微波数据反演的精度有所提升,相关系数r由0.691升至0.744,RMSE由0.084 8 cm3/cm3降至0.079 6 cm3/cm3;在被动微波尺度,主被动微波联合反演的精度反而比单独利用被动微波数据反演的精度更低,相关系数r由0.944变为0.939,RMSE由0.043 5 cm... 相似文献
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卫星遥感反演土壤水分研究综述 总被引：12，自引：1，他引：11
土壤水分是影响地表过程的核心变量之一。精准地测量土壤水分及其时空分布,长期以来是定量遥感研究领域的难点问题。简要回顾基于光学、被动微波、主动微波和多传感器联合反演等卫星遥感反演土壤水分的主要反演算法、存在的难点和前沿性研究问题,介绍了应用土壤水分反演算法所形成的3种主要全球土壤水分数据集,包括欧洲气象业务卫星（ERS/MetOp）数据集、高级微波扫描辐射计（AMSR-E）数据集、土壤湿度与海洋盐分卫星（SMOS）数据集,并结合目前存在的问题探讨卫星遥感反演土壤水分研究的发展趋势。 相似文献
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用土壤水分试验(SMEX02)中获取的机载雷达和辐射计(PALS)数据进行反演土壤水分的研究。首先利用PALS数据中雷达和辐射计对土壤水分最敏感的波段,进行主被动结合的多元线性回归反演土壤水分。结果表明,这种方法并不能有效地提高反演精度;然后,改进了一个新提出的适用于大尺度星载C波段辐射计数据的土壤水分获取方法,提高其运算效率,并将该算法应用到PALS数据,一方面验证了该方法在机载高分辨率数据和非C波段下的适用性,另一方面对该方法进行了定量化评价。 相似文献
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利用主被动微波数据联合反演土壤水分 总被引：6，自引：1，他引：5
在黑河中游干旱区水文试验的基础上,以临泽站为研究区域,探讨主被动微波数据联合反演土壤水分的方法。针对ALOS/PALSAR数据,使用AIEM理论模型计算地表的同极化后向散射系数,Oh半经验模型描述交叉极化散射特征,通过对大量后向散射模拟数据的分析,建立裸露地表粗糙度计算模型;利用模拟数据分析地表辐射亮温随土壤水分和粗糙度的变化规律,在此基础上构建NN模型结合粗糙度计算结果和辐射计飞行数据反演研究区域的土壤水分。地面同步测量数据的验证结果表明,该方法充分发挥了主被动微波数据各自的优势,同时避免了主被动协同过程中的尺度问题,为流域尺度的土壤水分监测提供了一种新的有效途径。 相似文献
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黑河流域临泽盐碱化草地网格尺度多层土壤水分时空稳定性分析 总被引：4，自引：0，他引：4
定量分析半干旱环境下盐碱化草地类型土壤水分的时间稳定性,是开展土壤水分尺度时空转换的前提,同时也是水文研究的重要组成部分。基于"黑河遥感—地面同步试验"干旱水文试验区临泽草地加密观测区16个土壤水分剖面的逐日持续观测数据,利用平均相对偏差及相关系数方法,对网格尺度上多层土壤水分的时间稳定性进行了分析。初步表明:①在土壤水分监测点布设上,在相对长的时期内,能代表网络水平上平均土壤水分最优观测的点是存在的,最优观测点位置的选择需要先密后稀,并根据事先的加密观测结果进行稳定性分析,保留平均相对偏差接近于0且其标准差最小的点开展长期观测。②在90 m×90 m的网格尺度上,土壤水分的空间结构在40 cm深度以上各层的时间稳定性是类似的,但稳定程度不同,表层最不稳定。在40 cm以下基本上趋于稳定,空间异质性降低。③研究区所在环境下网格尺度土壤水分空间分布在时间上强烈相关,观测刚开始的几天与其它时期的相关性比较低,在平稳期相关性较好,不稳定性主要由降水或灌溉事件引起。同时,由于环境的复杂性及观测的误差,这种特殊类型土壤水分的时间稳定特征还需要进一步研究。 相似文献
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定量遥感升尺度转换研究综述 总被引：4，自引：0，他引：4
尺度转换问题是定量遥感领域基础而重要的科学问题之一.重点针对升尺度转换研究现状,从现象描述、尺度效应产生原因分析、尺度转换方法归纳及尺度转换效果评价4个方面进行细致论述.认为目前的研究主要存在3个问题:①基于离散的多传感器影像进行的反演量尺度转换研究,受到不同传感器间成像参数归一化精度的影响;②反演量物理模型发展有限,基于这些模型的反演量连续空间尺度转换研究仍不成熟;③基于分形理论等数学方法的反演量连续空间尺度转换研究取得了一定的进展,但仍受限于尺度上推理论与技术的发展水平.对于定量遥感升尺度转换研究的发展趋势,做出如下展望:①随着成像参数归一化技术的进步,问题①将得到更有效的处理,这将有助于实际应用问题的解决;②连续空间尺度转换模型构建是升尺度转换研究发展的重要趋势.随着多学科知识的融入,定量遥感反演理论的发展及尺度上推理论与技术的进步,问题②与③亦将得到较好的解决,这将有益于揭示遥感反演量真正意义上的尺度转换规律. 相似文献
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全球变化与地表参数的定量遥感 总被引：17，自引：0，他引：17
从全球变化研究对遥感获取地表时空多变要素信息的需求 ,论述定量遥感中对地表多尺度空间信息作地学描述的新思路和新方法。在分析了变差图描述方法的特点及其不足的基础上 ,提出了直方变差图的概念 ,通过定义驻点和边界点 ,尝试采用直方变差图分解的方法分析地物空间分布规律 ,并通过一个实验对此方法进行了说明。进而基于对地表空间分布信息的提取 ,将可见光、近红外波段遥感信息用于热红外遥感的地温反演 ,利用地表空间结构和大气温度空间分布模式的差异 ,将热红外遥感图像分为地表贡献和大气贡献两部分 ,通过空间相关性分析 ,寻求从热红外遥感图像中直接分离出大气的空间分布模式的方法 ,以解决地温反演中面临的困难。已有的研究结果说明了在全球变化和定量遥感研究中 ,对地表多尺度空间变化信息作简洁的地学描述的必要性及其重要的应用意义。 相似文献
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遥感技术在陆面过程研究中的应用进展 总被引：10，自引：1，他引：10
探讨了当前陆面过程 (LSP)研究的特点 ,指出遥感在陆面过程研究中的应用以及陆面过程国际合作实验是突出的特点 ,进而对遥感技术的陆面参数获取、地表能量通量的计算以及与 LSP模式的结合研究及进展进行了综述。根据不同特征的地表参数选择光学遥感或微波遥感已成共识 ,而综合利用不同遥感数据获取同一种地表参数也已成为研究热点 ,当前及今后发射的携载多种遥感仪器的众多遥感卫星为此项研究提供了条件 ;遥感与 LSP模式的结合研究是遥感在陆面过程研究中深入应用的一个方面 ,国际陆面过程合作实验是这项研究的重要保证。 相似文献
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土壤水分与干旱遥感研究的进展与趋势 总被引：47，自引：2，他引：47
对土壤水分和干旱遥感监测的国内外发展情况进行了回顾,依据土壤水分和干旱遥感监测的原理,围绕着可见光与近红外、热红外、微波光谱波段的使用,分别以土壤和植被为观测对象,对国内外土壤水分与干旱遥感现状与发展趋势进行讨论。重点对微波遥感土壤湿度的算法发展和研究趋势进行了较详细的论述。在总结国内外土壤水分遥感监测研究实验中所用过的方法与原理的基础上,对目前遥感监测土壤水分研究领域的重点、难点和未来的发展方向进行了评述。土壤水分遥感监测是一个复杂的间接过程,波段及变量选择、传感器的性能等因素对土壤水分监测是至关重要的,土壤的各种理化性状、地形的分异作用以及气候变化和人为的土壤管理措施对土壤水分均有不同的影响,地表特征与土壤水分也存在着一定的相关性。改进的热惯量法和作物缺水指数法是当前土壤水分遥感监测中较为成熟的方法。GIS技术的广泛应用、土壤水分遥感监测模型的优化。微波遥感的应用将是该领域的重点研究方向。 相似文献
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Satellite remote sensing applications for surface soil moisture monitoring: A review 总被引：6，自引：0，他引：6
Surface soil moisture is one of the crucial variables in hydrological processes, which influences the exchange of water and
energy fluxes at the land surface/atmosphere interface. Accurate estimate of the spatial and temporal variations of soil moisture
is critical for numerous environmental studies. Recent technological advances in satellite remote sensing have shown that
soil moisture can be measured by a variety of remote sensing techniques, each with its own strengths and weaknesses. This
paper presents a comprehensive review of the progress in remote sensing of soil moisture, with focus on technique approaches
for soil moisture estimation from optical, thermal, passive microwave, and active microwave measurements. The physical principles
and the status of current retrieval methods are summarized. Limitations existing in current soil moisture estimation algorithms
and key issues that have to be addressed in the near future are also discussed. 相似文献
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Research and Application of Cosmic-ray Fast Neutron Method to Measure Soil Moisture in the Field 总被引：1，自引：0，他引：1
It is very difficult to measure large region soil moisture. In recent years, measurement of surface soil moisture by the cosmic ray fast neutron probe has gradually attracted more attention. By this passive, non-invasive and intermediate scale measurement, soil moisture at a horizontal scale of around 300 m can be observed, which makes this method available to fill the gap between little scale of traditional point measurement and large scale of remote sensing in the measurement of soil moisture. In this paper, Cosmic-ray Soil Moisture Observing System (COSMOS) and Wireless Sensor Network (WSN) were used to observe field soil moisture in Zhangye Oasis. The results of the COSMOS soil moisture well reflected the variation trend of soil moisture at the field scale. There were some regular changes with the cosmic ray soil moisture during the irrigation period. Combined with irrigation data in cosmic-ray probe footprint, a bimodal change was showed in the cosmic-ray soil moisture figure during irrigation period. This was because that the order of irrigation of the three communities was different in cosmic-ray probe footprint. WSN data were used to validate this result and we found that root-mean-square error between cosmic-ray soil moisture and SoilNET average soil moisture was very large during irrigation periods because of the impact of cosmic-ray measurement theory. While root-mean-square error would decrease from 0.037 m3/m3 to 0.028 m3/m3 after we eliminated the data in irrigation period. So COSMOS can be used to measure field soil moisture under high heterogeneity condition and provide truly ground data for the validation of remote sensing 相似文献
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利用反射GPS信号遥感土壤湿度 总被引：5，自引：0，他引：5
在水文、气候、农业等问题的研究中，土壤湿度信息十分重要。近年来，利用GPS系统进行遥感的新方法，已经越来越多地引起研究者们的关注。特别是GPS卫星广播的L1（1.57542GHz）频率信号，是土壤湿度遥感的最佳频率。反射GPS信号功率是土壤介电常数的函数，而土壤介电常数又和土壤湿度有关。根据这一原理，美国国家航空与航天局于2002年进行了基于地表面反射GPS信号的遥感土壤湿度实验。结果证明反射GPS信号对土壤湿度特性十分敏感，由于植被的影响对反射率进行了修正，并用此方法模型与其它方法进行了比较。在利用GPS遥感土壤湿度方面，研制高增益天线，更好的修正信号波动的影响，发展更加完善的遥感土壤湿度方法等是今后在此项研究中所要解决的问题。 相似文献
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藏西北地区生态环境脆弱,由于地形复杂、气候独特,该区的观测资料非常缺乏。利用遥感技术开展藏西北地区的干旱监测,能获取在空间上连续变化的地表干旱情况,对于指导该区农牧业生产具有重要的意义。基于FY-3A/VIRR的一级数据和标准旬产品（地表温度、植被指数）,采用温度植被干旱指数（TVDI）进行藏西北地区的干旱监测研究,并将监测结果分别与基于EOS/MODIS数据监测的结果、同期的野外实测土壤水分数据以及气象站点的降水量数据进行了对比分析。结果表明：利用FY-3A/VIRR数据的TVDI遥感监测结果与实测土壤水分、气象站累计降水量数据均呈显著的负相关关系,通过了0.01水平的显著性检验;利用FY-3A/VIRR数据与EOS/MODIS数据估算的TVDI干旱等级空间分布特征基本一致,FY-3A/VIRR数据可以代替EOS/MODIS数据在藏西北地区开展干旱遥感监测,可为指导藏西北地区农牧业生产提供数据支持。 相似文献
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Thomas J. Jackson 《Hydrogeology Journal》2002,10(1):40-51
Remote sensing provides information on the land surface. Therefore, linkages must be established if these data are to be
used in groundwater and recharge analyses. Keys to this process are the use of remote sensing techniques that provide information
on soil moisture and water-balance models that tie these observations to the recharge. Microwave remote sensing techniques
are used to map the spatial domain of surface soil moisture and to monitor its temporal dynamics, information that cannot
be measured using other techniques. The physical basis of this approach is presented with examples of how microwave remote
sensing is utilized in groundwater recharge and related studies.
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