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土壤湿度不同遥感方法的对比分析

作　者: 余桥
导　师: 刘善军
学　校: 东北大学
专　业: 摄影测量与遥感
关键词: 土壤湿度热惯量 TVDI 被动微波
分类号: S152.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 16次
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内容摘要

土壤湿度是气候、水文、生态和农业等方面研究的一个重要的基础参数,它直接控制着陆面和大气之间水、热量的输送和平衡。同传统的土壤湿度测量方法相比,遥感技术可以获取区域性和大尺度的陆地土壤湿度变化信息,并应用到陆面水文研究、水涝和干旱的监测、农作物生长态势评估以及自然和生态环境研究等各个领域。前人对遥感反演土壤湿度研究进行了大量有意义的探索,提出了一些实用的土壤湿度遥感反演方法。不过对各种方法的比较分析并不多见。本文针对上述相关研究存在的不足,在前人相关理论与方法的研究基础之上,选取神东矿区作为研究区,综合运用热惯量法、温度植被干旱指数(TVDI)法和被动微波法反演研究区的土壤湿度,并对几种方法作出评价。热惯量法和TVDI法基于1km分辨率的MODIS数据,被动微波法基于10kmn分辨率的AMSR-E数据。研究结果表明：①热惯量法仅适用于裸土或低植被覆盖地区,NDVI≤0.33可以作为热惯量法反演10cm深土壤湿度的适用条件；②ATI和TVDI两种方法相结合可以弥补各自方法的不足,有效地实现优势互补；③被动微波法可用于反演整个研究区的土壤湿度,且反演10cm深处土壤湿度的精度高于0-5cm土壤湿度；④热惯量法、TVDI法和被动微波法等单一方法反演土壤湿度均具有一定的局限性。研究结果对遥感反演土壤湿度的研究具有一定的参考意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-17
  1.1 选题的意义  9-11
  1.2 遥感反演土壤湿度的研究进展  11-14
    1.2.1 国外研究进展  11-13
    1.2.2 国内研究进展  13-14
  1.3 研究内容和技术路线  14-17
    1.3.1 研究内容  14
    1.3.2 技术路线  14-17
第2章遥感方法反演土壤湿度的理论基础  17-31
  2.1 热惯量法的基本原理  17
  2.2 TVDI法的基本原理  17-20
  2.3 被动微波法的基本原理  20-31
    2.3.1 被动微波遥感  20-22
    2.3.2 裸露地表微波辐射  22-26
    2.3.3 植被覆盖地表微波辐射  26-31
第3章热惯量法和TVDI法反演土壤湿度  31-47
  3.1 研究区概况  31-32
  3.2 数据说明  32-35
  3.3 热惯量法反演土壤湿度  35-42
    3.3.1 计算ATI  35-36
    3.3.2 ATI与土壤湿度之间的关系  36-39
    3.3.3 确定热惯量法的适用范围  39-42
  3.4 TVDI法反演土壤湿度  42-47
    3.4.1 NDVI-Ts特征空间  43-44
    3.4.2 TVDI与土壤湿度的关系  44-45
    3.4.3 ATI与TVDI组合反演土壤湿度  45-47
第4章被动微波法反演土壤湿度  47-61
  4.1 数据说明  47-49
  4.2 微波极化差异指数MPDI  49-53
    4.2.1 MPDI定义及其性质  49-50
    4.2.2 利用MPDI计算植被光学厚度  50-51
    4.2.3 利用MPDI标定地表粗糙度  51-53
  4.3 基于AMSR-E数据反演土壤湿度  53-61
    4.3.1 土壤介电方程  53-55
    4.3.2 土壤湿度反演结果  55-61
第5章土壤湿度不同遥感方法的评价  61-65
  5.1 数据源  61-62
    5.1.1 空间分辨率  61
    5.1.2 气候条件影响  61-62
    5.1.3 卫星过境时间要求  62
  5.2 反演算法  62-63
    5.2.1 物理基础  62
    5.2.2 算法复杂度  62-63
  5.3 反演结果  63
  5.4 小结  63-65
结论和展望  65-67
参考文献  67-73
致谢  73-75
攻读学位期间科学研究经历  75

土壤湿度不同遥感方法的对比分析

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