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风云三号温度植被指数反演土壤湿度研究 总被引：2，自引：0，他引：2
为了研究利用我国自主产权极轨卫星风云三号(FY-3)的MERSI数据反演区域土壤水分的效果,该文利用MERSI数据分别提取归一化植被指数(NDVI)和陆地表面温度并构建NDVI-Ts特征空间;依据该特征空间计算温度植被干旱指数(TVDI)作为土壤湿度监测指标,反演了2012年乌昌地区4—9月的土壤湿度。从反演结果看乌昌地区2012年4—5月土壤湿度较低,造成农区农作物不同程度的缺水,这与实际旱情监测相一致。研究结果表明:基于MERSI数据的TVDI指数能够较好地反映区域土壤湿度的变化情况,为今后应用风云三号数据进行干旱监测提供参考。 相似文献
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蒙古高原土壤湿度时空变化格局及其对气候变化的响应 总被引：1，自引：0，他引：1
《国土资源遥感》2021,(1)
土壤水作为一种重要的水资源,其时空分布和动态变化对植被的分布和生长状况具有显著影响。蒙古高原是典型的干旱-半干旱气候区,也是亚欧大陆温带草原的主要构成部分,气候变化导致的土壤含水量变化无疑会对草原生态系统健康及稳定产生直接影响;厘清蒙古高原土壤湿度时空特征及其对气候变化的响应有助于为生态保护相关政策的制定提供科学支撑。本研究基于GLDAS-Noah土壤湿度数据,运用线性回归分析、相关分析和Mann-Kendall(M-K)检验等方法,分析1982—2018年不同深度土壤湿度的时空格局、变化趋势及突变性等特征,并与CRU温度、降水数据相结合探讨土壤湿度对气象因子变化的响应。结果表明:(1)蒙古高原年均土壤湿度总体呈"东北高西南低"的空间分布格局,且有明显的高值区、过渡带和低值区;(2)近37 a来,蒙古高原0～10 cm(SM1)土壤湿度整体呈现不显著上升趋势,变化速率为0.002 m~3/m~3/10 a,M-K结果显示在2012年前后发生突变; 10～40 cm(SM2)土壤湿度的下降趋势较显著,变化速率为-0.005 m~3/m~3/10 a,其突变发生在1996年左右;(3)基于像元尺度的相关性分析表明不同季节土壤湿度整体上与降水呈显著正相关关系,与温度呈显著负相关关系。 相似文献
3.
土壤湿度是表征土壤水分状况和土地水文过程的一项重要指标,与农作物及植被的生长密切相关,而传统的土壤湿度监测可以较为准确地测量出土壤湿度,但是不能反映较大范围内的土壤含水情况,耗时长且耗费的人力物力较多.随着遥感技术的发展,其被广泛应用于植被分类、土地利用规划、地球资源普查、环境污染监测等领域.其中,土壤湿度也可以通过遥感卫星影像丰富的波段信息反演获取,实现对土壤湿度的大范围的动态监测.本文旨在利用遥感卫星影像Landsat-8的OLI成像仪和TIRS传感器波段数据,反演地表温度,计算ND-VI,构建TVDI模型,对黑河流域内的土壤湿度进行反演研究. 相似文献
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《国土资源遥感》2017,(3)
草原露天煤矿的土壤湿度遥感监测可以反映露天开采活动对生态环境的扰动程度。选择国产环境卫星(HJ-1B)多光谱及热红外光谱数据,探讨HJ-1B数据在中国北部呼伦贝尔草原伊敏露天煤矿区地表温度及湿度的反演模型及适宜性,对比分析JMS,Qin和Artis算法在研究区温度反演中的精度及适用性;进一步利用归一化植被指数和地表温度(NDVI-LST)的特征空间反演温度植被干旱指数(temperature vegetation dryness index,TVDI);通过野外实测土壤湿度数据对NDVI–LST特征空间中的干边模型进行修正。结果表明:基于Qin算法反演的温度数据精度最高;干边纠正系数为0.3时,TVDI与实测土壤含水量相关性最高,"湿边"呈现剖物线特征,"干边"呈现线性规律。反演结果能够很好地反映露天煤矿区内不同地物的地表干旱状况及空间异质性,可为草原露天煤矿区的长周期陆面演变监测提供基础数据。 相似文献
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土壤湿度作为水循环中重要的驱动参数之一,对天气变化有着显著影响。遥感技术的发展促使土壤湿度的大范围动态性观测变为可能,但对其误差的准确估计仍需进一步的研究。利用ASCAT散射计、AMSR-E辐射计反演得到的2种卫星遥感土壤湿度数据以及ERA-Interim土壤湿度再分析资料,通过三重组合(Triple Collocation,TC)方法得到了研究区域(15°N~55°N,73°E~135°E) 3种土壤湿度数据的误差方差和信噪比估计,并结合MODIS土地覆盖类型数据分析了3种土壤湿度数据的误差特征。结果表明:植被覆盖会影响遥感土壤湿度的TC误差方差估计;从TC误差方差估计值来看,ERA土壤湿度精度最高,AMSR-E精度次之,ASCAT精度最低;从信噪比来看,ASCAT土壤湿度信噪比最高,ERA的信噪比低于ASCAT高于AMSR-E,AMSR-E信噪比最低;通过研究区MODIS土地覆盖类型数据与TC结果的分析可知TC结果多分布在草原、农田和裸地,TC结果比较符合客观实际情况。 相似文献
6.
利用遥感数据反演土壤湿度对农作物干旱、生态系统保护及能量循环有重要的指导作用。文中以天山新疆
段为研究区,利用ＭＯＤＩＳ地表温度（Ｔｓ）数据和归一化植被指数（ＮＤＶＩ）数据构建Ｔｓ－ＮＤＶＩ特征空间,并建立温度
植被干旱指数（ＴＶＤＩ）模型,探究天山新疆段土壤湿度的时空分布格局,进一步分析土地利用类型和高程对ＴＶＤＩ的
影响。结果表明,构建的Ｔｓ－ＮＤＶＩ特征空间,其散点符合三角形关系,ＴＶＤＩ与土壤相对湿度数据呈负相关关系,该
地区,除了水体外,永久性冰川雪地土壤湿度最高,沙地最低;高程越高ＴＶＤＩ越小,土壤湿度越高。总体而言,ＴＶＤＩ
应用在天山新疆段可以较好地反映该区域的土壤湿度状况,研究结果可为天山新疆段土壤湿度动态监测和水资源
提供理论依据和实践参考。 相似文献
7.
基于CCI和MODIS数据的淮河流域地表土壤湿度降尺度方法研究 总被引：1，自引：0，他引：1
土壤湿度是控制陆地和大气间水热能量交换的一个关键参数,同时也是陆面生态系统水循环的重要组成部分。本文选用25 km分辨率的CCI(Climate Change Initiative)土壤湿度产品数据,并结合1 km分辨率的MODIS数据,构建微波土壤湿度产品数据降尺度回归算法,获取淮河流域1 km空间分辨率的土壤湿度数据。降尺度后所获取淮河流域1 km空间分辨率的土壤湿度数据总体上提高了25 km空间分辨率的CCI土壤湿度产品数据的精度. 相似文献
8.
本文提出了一种基于CYGNSS数据的星载GNSS-R土壤湿度反演方法。首先,基于CYGNSS数据提取地表反射率参数,联合SMAP数据中提取的植被光学厚度、地表粗糙度和温度等辅助信息,初步构建了土壤湿度反演理论模型,并利用神经网络模型确定了土壤湿度反演的精细数学模型;然后,将该模型处理获得的土壤湿度以35%为分界点,利用本文提出的阶段函数模型提高反演精度,并使用2018年10月—2019年5月的CYGNSS数据,获得了全球范围内星载GNSS-R土壤湿度;最后,通过与SMAP提供的土壤湿度数据进行对比,评估了本文提出的星载GNSS-R土壤湿度反演方法的有效性,并对获取的星载GNSS-R土壤湿度进行了时间序列分析。结果表明,本文提出的土壤湿度反演方法的结果与SMAP土壤湿度具有良好的一致性,且随时间变化的趋势也相符合,为高精度土壤湿度反演提供了一种思路。 相似文献
9.
利用可变下渗能力水文(VIC)模型和MODIS反演的月叶面积指数(LAI)分析了模拟土壤湿度对LAI的敏感性,以及年际动态变化的LAI对VIC模型土壤湿度模拟能力的影响;并利用集合卡尔曼滤波同化法将CCI土壤湿度数据同化进增加了LAI年际变化能力的VIC模型中。敏感性分析表明,模拟土壤湿度全年对LAI敏感,且夏天高于冬天。站点数据的验证结果表明,年际动态变化的LAI能提高模拟土壤湿度的精度,无偏均方根差异(ubRMSD)减少了2.2%,相关系数提高了9.3%;土壤湿度经过同化后能使均方根误差(RMSE)降低4.5%,平均偏差(MBE)降低5.3%。 相似文献
10.
《国土资源遥感》2017,(1)
土壤湿度估算是全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)反射信号遥感技术(GNSS reflectometry,GNSS-R)重要研究领域之一,近年来国内外学者在GNSS-R土壤湿度估算的理论可行性、信号接收处理方式、地基/空基试验、估算模型及其精度评价等方面做了大量研究工作,对GNSS-R陆面遥感技术应用起到了积极的推动作用。在对GNSS-R土壤湿度估算的研究成果进行梳理的基础上,建立GNSS-R土壤湿度估算体系架构,利用MATLAB进行土壤湿度估算模型集成与软件实现。结合研究机构公开数据集对软件中的估算模型和功能进行验证,表明该软件能够为开展GNSS-R土壤湿度估算的数据处理、模型验证等提供技术支持。 相似文献
11.
为提高农业干旱监测效果和精度,在对传统干旱监测模型对比分析基础上,本文提出将温度植被干旱指数(TVDI)和植被供水指数(VSWI)加权联合构建温度供水干旱指数(TSWDI)的研究思路。以京津冀2006—2012年5月份数据作为实验统计数据,以京津冀2006—2016年3—5月份春旱监测为例进行了模型实验。实验结果证实,TSWDI指数相对其他两个指数与10、20和50 cm深处的土壤水分相关性更高,能够更精准地反映农业干旱状况。TSWDI计算结果显示,京津冀干旱分布具有如下特征:从时间角度看,2006—2016年整体干旱状况逐渐缓解,特别是自2010年至今,研究区域干旱程度逐步减轻;从空间角度看,京津冀区域整体干旱面积逐步减少。 相似文献
12.
选定温度植被干旱指数法建立阜新地区干旱监测模型。通过参数的确定,得到温度植被干旱指数,再通过阜新地区的气象站点地面实测土壤含水量数据,建立温度植被干旱指数-土壤含水量（ TVDI-SWC ）经验模型。通过回归分析以及2007年预测分析的实验数据表明, TVDI-SWC模型适用于阜新地区早春的干旱监测,可以使用该方法来实现对阜新地区的整体旱情状况快速,准确的评估。 相似文献
13.
Anup K. Prasad Lim Chai Ramesh P. Singh Menas Kafatos 《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》2006
Numerous efforts have been made to develop various indices using remote sensing data such as normalized difference vegetation index (NDVI), vegetation condition index (VCI) and temperature condition index (TCI) for mapping and monitoring of drought and assessment of vegetation health and productivity. NDVI, soil moisture, surface temperature and rainfall are valuable sources of information for the estimation and prediction of crop conditions. In the present paper, we have considered NDVI, soil moisture, surface temperature and rainfall data of Iowa state, US, for 19 years for crop yield assessment and prediction using piecewise linear regression method with breakpoint. Crop production environment consists of inherent sources of heterogeneity and their non-linear behavior. A non-linear Quasi-Newton multi-variate optimization method is utilized, which reasonably minimizes inconsistency and errors in yield prediction. 相似文献
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Comparison of three remotely sensed drought indices for assessing the impact of drought on winter wheat yield 总被引：1，自引：0，他引：1
Jianxi Huang Wen Zhuo Ran Huang Fernando Sedano Wei Su 《International Journal of Digital Earth》2020,13(4):504-526
ABSTRACTAgricultural drought threatens food security. Numerous remote-sensing drought indices have been developed, but their different principles, assumptions and physical quantities make it necessary to compare their suitability for drought monitoring over large areas. Here, we analyzed the performance of three typical remote sensing-based drought indices for monitoring agricultural drought in two major agricultural production regions in Shaanxi and Henan provinces, northern China (predominantly rain-fed and irrigated agriculture, respectively): vegetation health index (VHI), temperature vegetation dryness index (TVDI) and drought severity index (DSI). We compared the agreement between these indices and the standardized precipitation index (SPI), soil moisture, winter wheat yield and National Meteorological Drought Monitoring (NMDM) maps. On average, DSI outperformed the other indices, with stronger correlations with SPI and soil moisture. DSI also corresponded better with soil moisture and NMDM maps. The jointing and grain-filling stages of winter wheat are more sensitive to water stress, indicating that winter wheat required more water during these stages. Moreover, the correlations between the drought indices and SPI, soil moisture, and winter wheat yield were generally stronger in Shaanxi province than in Henan province, suggesting that remote-sensing drought indices provide more accurate predictions of the impacts of drought in predominantly rain-fed agricultural areas. 相似文献
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地表土壤水分含量的时空分布信息是十分重要的,常常作为水文模型、气候模型、生态模型的输入参数,同时,也是干旱预报、农作物估产等工作的重要指标。被动微波遥感是监测土壤含水量最有效的手段之一。相比红外与可见光,它具有波长长,穿透能力强的优势。相比主动微波雷达,被动微波辐射计具有监测面积大、周期短,受粗糙度影响小,对土壤水分更为敏感,算法更为成熟的优势。目前,已研究出许多反演土壤水分的方法.本课题的主要内容是借助AMSR-E土壤水分影像数据、MODIS归一化植被指数(NDVI)影像数据和MODIS分类影像数据,利用ENVI软件进行遥感图像数据处理,运用统计分析方法建立NDVI与土壤水分的经验模型,研究中国西部地区稀疏植被覆盖区土壤水分的反演。 相似文献
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Drought is one of the most frequent climate-related disasters occurring in Southwest China, where the occurrence of drought is complex because of the varied landforms, climates and vegetation types. To monitor the comprehensive information of drought from meteorological to vegetation aspects, this paper intended to propose the optimized meteorological drought index (OMDI) and the optimized vegetation drought index (OVDI) from multi-source satellite data to monitor drought in three bio-climate regions of Southwest China. The OMDI and OVDI were integrated with parameters such as precipitation, temperature, soil moisture and vegetation information, which were derived from Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM), Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer Land Surface Temperature (MODIS LST), AMSR-E Soil Moisture (AMSR-E SM), the soil moisture product of China Land Soil Moisture Assimilation System (CLSMAS), and MODIS Normalized Difference Vegetation Index (MODIS NDVI), respectively. Different sources of satellite data for one parameter were compared with in situ drought indices in order to select the best data source to derive the OMDI and OVDI. The Constrained Optimization method was adopted to determine the optimal weights of each satellite-based index generating combined drought indices. The result showed that the highest positive correlation and lowest root mean square error (RMSE) between the OMDI and 1-month standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI-1) was found in three regions of Southwest China, suggesting that the OMDI was a good index in monitoring meteorological drought; in contrast, the OVDI was best correlated to 3-month SPEI (SPEI-3), and had similar trend with soil relative water content (RWC) in temporal scale, suggesting it a potential indicator of agricultural drought. The spatial patterns of OMDI and OVDI along with the comparisons of SPEI-1 and SPEI-3 for different months in one year or one month in different years showed significantly varied drought locations and areas, demonstrating regional and seasonal fluctuations, and suggesting that drought in Southwest China should be monitored in seasonal and regional level, and more fine distinctions of seasons and regions need to be considered in the future studies of this area. 相似文献
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研究增强型植被指数基于Landsat-8数据反演土壤水分的可行性及适用性,分析研究区土壤水分总体分布,提高该地区应对干旱灾害的能力。基于温度植被干旱指数方法,以淮河流域上游地区作为研究区,基于2017年2月的Landsat-8影像,分别计算了地表温度、归一化植被指数、增强型植被指数,基于TVDI构建了两种土壤水分反演模型。研究比较了:1) EVI在TM数据中的应用特点;2)研究区土壤含水率的空间分布特征;3)两种模型反演结果的差异。结果表明:1)基于TM数据计算的EVI总体明显低于NDVI,但不同时间段的结果并不总是低于NDVI;2)基于EVI的模型结果精度低于基于NDVI模型结果。3)两种模型结果与植被覆盖度、地表温度的关系均为负相关,其中,基于EVI的模型结果与地表温度的负相关程度极高,即基于EVI的模型结果受植被影响较小,受温度影响程度高。 相似文献
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PDI与MPDI在内蒙古干旱监测中的应用和比较 总被引：1，自引：0，他引：1
以内蒙古明安镇为试验区,基于TM遥感影像对PDI和MPDI两种干旱监测方法进行了应用、验证和比较。试验表明,PDI、MPDI与植被覆盖区实测土壤含水量的相关系数的平方分别为0.37、0.535 5,这两种指数在试验区进行干旱监测具有一定的可行性,且MPDI的监测精度高于PDI。此外,通过整个试验区PDI和MPDI空间分布格局的比较以及这两种指数值与植被覆盖区实测土壤含水量的对比分析,发现在整个试验区,两者的监测结果基本一致,但在植被覆盖区,MPDI的干旱监测效果要明显好于PDI,这主要是因为MPDI考虑了植被覆盖的影响。 相似文献
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Since soil moisture and vegetation index are direct and important indicators for surface drought status, a new drought monitoring method (MPDI1) is developed in NIR-Red reflectance space. It is a combination of two satellite-derived variables—a soil moisture component using the Perpendicular Drought Index (PDI), and a vegetation component using the Perpendicular Vegetation Index (PVI). Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) image and in-situ ground observation are introduced to validate the accuracy of the proposed method. Results indicate that MPDI1 is highly consistent to the in-situ ground observation with the coefficient of determination (R2?=?0.49) between MPDI1 and 5–20 cm mean soil moisture, which is slightly higher than the coefficient of determination (R2?=?0.42) between MPDI1 and 10 cm soil moisture. Compared with drought indices such as PDI and the Modified Perpendicular Drought Index (MPDI), MPDI1 provides quite similar trends for bare soil or lower vegetated surface, but it demonstrates a better performance in measuring densely vegetated surface. This paper concludes that MPDI1 provides correct and sufficient information on surface drought status in soil-plant continuum, which appears to have robust available and great potential for surface drought estimation in China and other countries. 相似文献
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本文以新疆焉耆盆地为研究区,首先利用实测数据和Landsat 8 OLI遥感数据获取土壤调查植被指数（MSAVI）和地表温度（Ts）,构建Ts-MSAVI特征空间,拟合特征空间的干湿方程;然后利用该特征空间计算温度植被干旱指数（TVDIm）,反演9-11月的土壤湿度,探讨土壤湿度时空分布特征。试验结果表明：①遥感影像反演的TVDI与实地考察的土壤湿度显著相关（a=0.05）;不同土层中,TVDIm与10~20 cm土层湿度相关性最高（R=0.588）;②焉耆盆地湿度总体以半干旱为主（0.60.8）;土壤湿度空间分布上,焉耆盆地南侧为干旱区,西部和北部地区偏干旱,中部为湿润区域,对于该地区滨湖湿地和博斯腾湖附近小湖土壤湿度最高,博斯腾湖南部的沙地区土壤湿度最低,Ts与土壤湿度呈负相关;③10月湿地的TVDIm值最低,9月沙地的TVDIm值最高。TVDI模型应用于焉耆盆地取得较好的结果,可用于正确地估算土壤湿度,研究结果可为焉耆盆地生态环境和水资源提供重要的参数。 相似文献