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基于MODIS遥感数据的山西省土壤水分反演研究

作 者: 冀美蓉
导 师: 张吴平
学 校: 山西农业大学
专 业: 地图学与地理信息系统
关键词: 土壤水分 植被指数 地表温度 温度植被干旱指数
分类号: S152.7
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 55次
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内容摘要


土壤水分是监测土地退化的一个重要指标,是水文、气候、水文以及农业等多领域的主要参数,在地表与大气界面的水分和能量交换中起重要作用。遥感能够快速方便地获取大区域的地表信息,同时结合现有的土壤水分实测数据作模拟和估算试验,因此使用遥感监测土壤水分意义重大。本文在系统收集、整理国内外使用遥感技术定量反演土壤水分的相关研究资料的基础上,通过对比分析不同反演土壤水分的遥感模型,优选出可满足土壤表层含水量变化区间大、模型关键参数可由影像数据直接获得等基本条件,适合于在山西省大覆盖范围内及满足高时间分辨率要求下的TVDI与Ts/NDVI模型估算土壤含水量。本文基于2008年的MODIS地表温度产品和植被指数产品,使用TVDI模型,对Ts-NDVI特征空间的干湿边进行了阐述与分析,并利用NDVI(归一化植被指数)与Ts(地表温度)构建Ts-NDVI特征空间,以此反演了山西省3月-10月的土壤水分。接着使用Ts/NDVI斜率法反演山西省的土壤水分,研究分析了Ts/NDVI与土壤实测数据的定量关系,获得山西省3-10月的土壤相对含水量,从而对反演的结果进行时空分析研究。主要结论如下:(1)在不考虑地表温度影响的情况下,植被指数与土壤含水量之间呈正相关关系;不同的植被指数下,地表温度与土壤水分之间呈负相关关系,其中当0.15<NDVI<0.75时,地表温度与土壤含水量之间呈显著的负相关关系,而当植被覆盖度过低或过高时(NDVI<0.15或NDVI>0.75),相关关系不再显著。(2)使用TVDI模型反演的土壤水分信息能够客观地反映山西省土壤水分的分布特征,表明TVDI模型能够反映陆地表面的土壤水分状况。(3)基于Ts/NDVI斜率法反演的山西省土壤水分,其平均值与实测平均值相比,有2%-13%的偏差;平均相对误差为11.88%。

全文目录


摘要  7-8
1 绪论  8-13
  1.1 选题背景及研究意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
    1.2.1 国外研究现状  9
    1.2.2 国内研究现状  9-11
  1.3 研究内容和技术路线  11-13
2 研究区概况及数据处理  13-19
  2.1 研究区地理概况  13-14
    2.1.1 地理位置  13
    2.1.2 地质地貌特征  13
    2.1.3 气候特征  13-14
    2.1.4 水文资源  14
  2.2 遥感数据及数据处理过程  14-17
    2.2.1 遥感数据的选取  14
    2.2.2 MODIS数据简介  14-16
    2.2.3 MODIS数据的预处理  16-17
  2.3 实测土壤数据  17-19
3 模型原理及方法  19-32
  3.1 影响土壤水分反演的遥感影像参数  19-25
    3.1.1 植被指数(NDVI)  19-20
    3.1.2 地表温度(TS)  20-21
    3.1.3 植被指数、地表温度与土壤水分的关系  21-25
  3.2 研究方法的比较与选择  25-32
    3.2.0 研究方法的比较  25
    3.2.1 几种研究方法的原理  25-31
    3.3.2 土壤水分反演模型的选择  31-32
4 反演土壤水分模型的构建及验证  32-43
  4.1 应用TVDI反演土壤水分的分布  32-38
    4.1.1 确立Ts-NDVI的特征空间  32-36
    4.1.2 结果分析与讨论  36-38
  4.2 应用Ts/NDVI方法反演土壤水分水分  38-43
    4.2.1 构建Ts/NDVI斜率与土壤水分的关系模型  38-39
    4.2.2 结果分析与讨论  39-43
5 结论与展望  43-45
  5.1 主要结论  43
  5.2 研究特色与创新  43-44
  5.3 存在的问题与展望  44-45
参考文献  45-48
ABSTRACT  48-50
致谢  50-52
攻读学位期间参加课题  52

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中图分类: > 农业科学 > 农业基础科学 > 土壤学 > 土壤物理学 > 土壤水分
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