内蒙古地区多源土壤水分数据融合研究

综合利用内蒙古地区多源土壤水分数据,结合CLDAS土壤水分数据和地面站点实测数据,实现对研究区内的10cm多源土壤水分融合。使融合结果数据分辨率达到0.01°,并对结果进行精度验证和误差分析,为内蒙古地区干旱监测提供科学依据。     

被动微波土壤水分产品真实性检验研究进展

随着全球气候变化和陆面数据同化研究对土壤水分反演精度要求的不断提高,大尺度被动微波土壤水分产品的真实性检验变得极为重要。如何获取可以代表卫星观测尺度“真值”、并能表征空间异质性的土壤水分观测场,成为被动微波土壤水分产品真实性检验的关键问题。土壤水分观测场的构建涉及地面观测、同步观测、尺度转换等关键环节,可通过“点代面”和“多源信息融合”这2个技术途径进行构建。简要总结了应用于大尺度土壤水分的5种典型的真实性检验方法,包括实测样本数据检验、影像数据交叉检验、模型模拟检验、影响因素检验和传统地统计检验。这5种方法或缺乏对先验知识的有效利用,或忽略地面实测的重要性,或在综合利用多源数据类型的先验知识信息方面不足。随着贝叶斯最大熵理论的发展,基于贝叶斯最大熵理论和先验知识的大尺度土壤水分产品真实性检验有望发展成为一种可靠的方法。贝叶斯最大熵理论的优势在于,能够提供灵活的数据利用方式,使多种来源、多种类型的数据集有机会同时被用于卫星观测尺度的时空分析,生成高分辨率土壤水分数字地图,从而为大尺度土壤水分产品的真实性检验研究提供一个新的途径。     

基于CLDAS数据的广西晚稻寒露风监测精准度评估

为广西晚稻生产寒露风低温冷害的监测提供参考,利用中国陆面同化系统(CLDAS)气温产品,结合多源卫星数据库的水稻种植本底信息,参考寒露风灾害监测指标,对广西2011年9月19—27日的晚稻寒露风低温过程进行动态监测,以验证CLDAS提供数据的精准度。结果表明:此次寒露风造成广西晚稻重度受灾面积3 159.76km~2,中度受灾面积559.77km~2,轻度受灾面积2 452.14km~2;CLDAS反演气温与12个验证气象站点实测气温的相关系数均大于0.93,日平均温差为0.3℃;CLDAS反演的最高气温和最低气温与气象站点实测相应气温的时间差小于1h。CLDAS提供的气温数据与实际监测的气温数据较一致,并具有快速详细监测当地晚稻寒露风灾害等级分布状况的优势,且精准度较高。CLDAS可用于广西地区晚稻生产的寒露风天气监测。     

CLDAS土壤湿度产品适用性评估

中国气象局陆面数据同化系统CLDAS-V2.0可提供网格化的地表、土壤温湿度等融合分析产品,空间分辨率达到6.25 km.利用2019年4—8月大同0～10 cm自动土壤水分观测数据,对CLDAS土壤相对湿度产品进行适用评估.结果显示:CLDAS数据能很好地模拟出表层土壤相对湿度的日变化趋势;北部相关系数高于南部,东部...     

基于温度植被干旱指数的华东地区AMSR-E土壤水分数据的空间降尺度研究

土壤水分一直是土壤学领域中较为活跃的研究内容,是陆面过程与水循环的重要影响因素。以AMSR-E为代表的被动微波遥感技术的发展为土壤水分的研究提供了方便,但是其粗糙的空间分辨率限制了其在中小尺度内的应用。因此,本研究利用MODIS温度产品MOD11A2和归一化植被指数产品MOD13A3构建了月时间尺度下的温度植被干旱指数(TVDI);其次,利用温度植被干旱指数TVDI和土壤水分之间的线性负相关关系,对AMSR-E三级土壤水分反演产品进行空间降尺度研究,获取2003年连续月时间尺度下空间分辨率为1 km的土壤水分反演结果,并利用地面实测土壤水分数据对反演结果进行验证。地面实测土壤水分值与降尺度反演结果显著相关,每月的线性相关决定系数均在0.8以上,表明降尺度后的土壤水分反演结果具有较高的精度,能够用来表示土壤水分的分布特征。     

全天候区域地表蒸散发反演——以黑河流域为例

【目的】蒸散发是生物圈、岩石圈、水圈、冰雪圈和大气圈中水分循环和能量传输的重要控制因素。为克服区域尺度方法的主观性和站点尺度方法难以反映气象因子空间异质性的局限,文章以中国境内黑河流域为研究区域,使用2012年6月1日至9月15日的MODIS数据与CLDAS格网气象数据探索区域尺度全天候蒸散发遥感反演。【方法】该文利用逐像元地表温度—植被指数特征空间方法和Penman-Monteith公式分别估算晴空像元和有云像元的地表蒸散发,实现了区域尺度全天候蒸散发遥感反演。在分析研究区CLDAS气象数据的精度基础之上,利用MODIS数据反演的短波辐射来替代CLDAS气象数据中的短波辐射,作为全天候地表蒸散发的输入参数。最后,利用黑河流域4个不同站点实测的地表蒸散发数据对反演值进行验证。【结果】利用MODIS短波辐射代替CLDAS气象数据中的短波辐射,能够显著提高蒸散发的反演精度,4个站点反演值与实测值之间的平均均方根误差为76.3 W/m2。【结论】利用MODIS数据和CLDAS数据可以获得区域尺度的全天候蒸散发。在缺乏短波辐射数据或短波辐射数据精度较低的情况下,利用MODIS数据反演得到的短波辐射作为蒸散发模型的参数输入,能较大地提高蒸散发的反演精度。     

基于多源遥感数据的北京城市热岛研究

首先利用MODIS数据在像元尺度上获取地表温度反演中所需大气参数一大气水分含量,再利用LandsatTM影像采用Jimenez-Munoz和Sobrino的普适性单通道算法反演地表温度,通过地面实测数据对反演结果进行验证。结果表明,利用多源遥感数据反演地表温度具有较高的精度。用该方法对北京城市热岛状况进行研究,发现北京城市热岛效应十分明显,地表植被覆盖度低是城市热岛出现的主要原因之一。     

基于粗糙度参数的土壤水分微波遥感反演算法适用性研究

针对目前主动微波遥感土壤水分反演算法适用范围不同的问题,系统地进行了基于粗糙度参数的土壤水分微波遥感反演的适用性研究。利用模拟数据分析现有的组合粗糙度参数形式,利用实测数据分析有效相关长度的经验方程,通过对各类模型反演结果的R2、 RMSE等精度指标做对比分析,得出各类基于粗糙度参数的土壤水分反演算法的适用范围,然后利用Envisat ASAR影像和地表参数实测数据对各类反演算法的适用范围进行了验证。本文的分析结果系统揭示了各类基于粗糙度参数的土壤水分微波遥感反演算法的适用性。     

实测拟合Mironov介电常数的SMOS对土壤水分反演精度的优化

为对农业干旱预测方法和提高SMOS的反演精度参考,介于Mironov介电常数与土壤水分的变异趋势呈相似规律,尝试利用区域性实测数据非线性拟合二者的量化关系,进而由SMOS L2介电常数直接反求土壤水分、快速改善其反演精度。结果表明:在不考虑空间异质性的情况下,该方法将绝对误差由0.095~0.112降低至0.071~0.072。说明,以真实观测作为先验辅助信息,采用优化参数的方式能够有效提升SMOS对土壤水分的整体反演精度。     

应用FY-3A/MERSI数据反演土壤水分的研究

在分析应用遥感资料测量土壤水分方法的基础上,运用反演土壤水分的表观热惯量模型,研究了一种可以应用FY-3A数据反演土壤水分的方法。根据一实例,结合实测数据,拟合出表观热惯量与土壤含水量的关系模型,并验证该方法的可行性。结果表明:应用此种方法反演辽西地区春季的土壤水分状况,在0~20 cm土层内具有较高的精度,而在30 cm以下土层的精度较低。据此找到一种适用于FY-3A数据的土壤水分实时监测方法,可为今后运用FY-3A数据反演土壤水分提供一套可用方法。     

山东省春季土壤墒情遥感监测模型构建

以EOS-MODIS数据与土壤湿度地面观测数据为基础,采用植被供水指数法构建山东省春季土壤墒情监测模型,并以野外同步遥感监测场实测数据对模型精度进行验证,精度达84.54%。应用该模型对2008年4月上旬的地表土壤墒情进行了监测,结果与实际情况吻合。该模型的建立为山东省业务化土壤墒情遥感监测奠定了基础。     

沙棘植物柔性坝沟道土壤水分空间变异研究

为了研究植物柔性坝对沟道土壤水分在立面区域分布格局的影响,在内蒙古准格尔旗典型砒砂岩地区东一支沟小流域开展沙棘植物柔性坝野外水保试验。根据2005年8月监测的土壤水分数据,运用地统计学方法分析沙棘植物柔性坝沟道不同空间立面二维区域不同方向的土壤水分空间变异特征。结果表明:在各向同性条件下,左边坡立面和右边坡立面土壤水分由空间自相关引起的变异在90%以上,沟槽立面由空间结构性引起的变异较弱;在各向异性条件下,左边坡立面土壤水分分布属几何异向性特征,沟槽和右边坡立面土壤水分分布属几何异向性和带状异向性的复合特征,3种立面在各个方向上的变异差异较大。其原因是沙棘植物柔性坝的存在改变了结构性因素与随机性因素的影响,也与土壤的空间异质性等因素有关。      

足球高原赛前竞技状态形成规律研究

在野外实测资料的基础上,利用HYDRUS-2D模型对作物生育期耕地与盐荒地间土壤水盐的迁移进行了模拟和分析。结果表明,在强蒸发作用下,盐分在表层土壤中积聚,20、40、70 cm土层分别上升了67.23%、62.37%、37.2%。经检验,HYDRUS-2D模型对土壤含水率和含盐率运移的模拟具有较高精度,反映出盐分积聚和水分运移规律。     

内蒙古河套灌区土壤墒情信息的多极化雷达响应分析

以内蒙古河套灌区磴口县为研究区,结合Radarsat-2四极化雷达遥感数据对土壤墒情进行响应分析。研究结果表明,同极化后向散射系数同土壤墒情的响应性高于交叉极化,以同极化均值和交叉极化均值作为参量建立回归模型进而对研究区反演分析,经实测数据检验,该方法能够在一定程度上满足土壤水分监测的需要,优于传统土壤水分分类方法。     

基于MODIS EVI的内蒙古草地多源信息综合分类研究

利用遥感数据与非遥感数据相结合的方法对内蒙古草地进行分类研究.以MODIS EVI(MODIS增强型植被指数)数据为基础,计算得到MODIS EVI月度数据,分剐取其一、二、三主成分作为分类的前3个参数;引入研究区域同期的气温、降水、生物温度及DEM(数字高程)数据,通过克里金插值、主成分变换、重采样等方法确定分类的第4、第5个参数.在此基础上,应用ISODATA技术对草地进行分类.结果表明,该分类结果能够提供比AVHRR NDVI(AVHRR归一化植被指数)和MODIS NDVI(MODIS归一化植被指数)更丰富的分类信息,可以清晰识别到5大草地类,对草甸草原、典型草原和荒漠草原可以进一步识别到草地亚类.因此,MODIS EVI数据与非遥感数据结合的多源信息综合分类能提高草地分类的精度.     

内蒙古武川旱农试验区马铃薯干旱监测系统的研究

根据１９９３－１９９５年的试验资料及应用有关的气象资料，提出了降水量及土壤不不分的干旱指标，采用农田水量平衡方法建立了农田土壤水分动态预报模型，通过检验，对０－１００ｃｍ深土壤水分邓相对误差为±５．７％，提出了干旱预报方法，在以 上工作的基础上，建立了一个针对内蒙古旱农试区马铃的干旱监测系统。     

基于TVDI的内蒙古植被生长期干旱研究

利用内蒙古地区2007、2008年植被生长期（4～9月）的MOD13A3和MOD11A2数据,建立温度植被干旱指数（TVDI）模型,并对其进行验证,将得到的内蒙古地区的TVDI数据划分等级,分析了其时空变化特征。结果表明,①从气象站点、样点的土壤含水量与TVDI的散点图看出,TVDI作为内蒙古植被生长期的旱情评价指标具有一定的合理性。②内蒙古地区植被生长期主要以轻旱和中旱为主,占全区面积的70%以上;湿润、正常和重旱的面积所占比例较小。③在时间尺度上,内蒙古地区4、5、6月旱情比较严重,7、8月份旱情有所缓解,是全年干旱最轻的时段,而进入9月份旱情又逐渐加剧;在空间尺度上,东北部地区4～9月份旱情比较轻,干旱等级主要以湿润和正常为主;其他地区在7、8月份旱情比较缓和,以轻旱和中旱为主;其中西部的沙漠地区在4～9月份的旱情均十分严重。     

内蒙古季节冻土区地基土冻胀性研究

我国国土面积约50%地处季节冻土区,大量的渠系水工建筑物由于基土不均匀冻胀而产生破坏。水工冻害已成为灌区工程管理中亟待解决的问题。内蒙古河套地区是我国的四大灌区之一,土体长期受到冻融循环使得渠道破坏严重。为此,对内蒙古河套地区的地基土冻胀性进行研究,找到其中的一些规律。     

几种保护性耕作对土壤含水量和风蚀量的影响

[目的]研究保护性耕作对土壤含水量和风蚀量的影响。[方法]以位于内蒙古阴山北部武川县典型农牧交错带的耕地为试验地点,比较用不同保护性耕作对不同作物留茬的土壤含水量、风蚀量的影响。[结果]与传统耕作相比,马铃薯免耕、油菜留茬和燕麦留茬可以提高土壤含水量,极大地减少土壤风蚀。[结论]留茬耕作和免耕是当地农业发展和环境治理一条可持续的耕作途径。