土壤水分反演特征变量研究综述

土壤水分是水、能量和生物地球化学循环中不可忽略的组成部分,土壤水分信息对水资源管理、农业生产以及气候变化等相关研究有着重要意义。基于遥感数据的土壤水分反演算法是获取土壤水分信息的重要手段,通过对影响土壤水分反演的因素进行梳理,将影响因素抽象为包括土壤特征,植被特征,以及气象特征在内的特征变量,并以此为主线对土壤水分的反演研究进行回顾与梳理。分析了利用不同特征变量反演土壤水分时存在的问题和发展趋势,指出土壤水分反演过程中存在特征变量理论研究不足、综合应用不深的问题,强调耦合使用各类特征变量以提高水分反演精度是未来的研究热点。     

基于特征选择和GA-BP神经网络的多源遥感农田土壤水分反演

土壤水分是影响水文、生态和气候等环境过程的重要参数,而微波遥感是农田地表土壤水分测量的重要手段之一.针对微波遥感反演农田地表土壤水分受植被覆盖影响较大的问题,该研究提出了一种基于特征选择和GA-BP神经网络(Genetic Algorithm-Back Propagation neural network)的多源遥感农...     

双极化雷达反演裸露地表土壤水分

为了快速高效地获取大面积地表土壤水分,本文提出一种适用于双极化SAR(synthetic aperture rader)的裸露地表土壤水分反演经验模型。首先通过AIEM(advanced integral equation model)模型数值模拟和回归分析,提出一种新的粗糙度参数,将2个传统的粗糙度参数简化为1个参数;然后模拟地表土壤水分与雷达后向散射系数的关系,从而建立裸露地表的经验散射模型,模型的未知参数仅为粗糙度参数和土壤体积含水量,通过双极化的雷达数据即可实现土壤水分的反演。通过2008年甘肃张掖黑河流域实测数据对模型进行了初步验证,发现在入射角大于25°时,模型反演值与实测值有着良好的相关关系(相关系数为0.745)。该模型仅需双极化的雷达数据就能实现土壤水分的反演,无需测量地面粗糙度,尤其适用于大面积干旱区域的地表土壤水分的获取。     

改进的热惯通量模型土壤水分反演精度分析

对比分析了改进前后的热惯通量模型在朝阳地区土壤水分时空遥感的反演精度.结果表明:改进后的热惯通量模型由于可考虑低温期土壤水分反演,相比于改进前,不同类型土壤水分反演误差可平均降低9.3％,反演精度改善效果明显.研究成果对于北方干旱半干旱地区土壤水分反演精度的提升具有重要的参考价值.     

遥感监测土壤水分研究综述

对于近年来国内外遥感监测土壤水分的理论、方法的发展和应用进行了全面的回顾，重点介绍了目前已经比较成熟和广泛应用的基于可见光与热红外波段的特征空间方法和微波遥感方法。并对各种遥感监测土壤水分方法的优缺点作出评价，提出了遥感监测土壤水分方法存在韵不足，指出了今后发展的方向，并展望了遥感监测土壤水分的发展前景。     

那曲东部土壤水分MODIS遥感反演研究

利用那曲东部2014年8月至2015年7月土壤水分观测资料与同期MODIS数据建立了研究区土壤水分遥感监测模型。表观热惯量法(ATI)反演土壤水分结果不理想,基于MODIS 8天合成数据以及晴空数据拟合结果的决定系数分别为0.4503和0.3753,晴空条件下ATI方法监测效果较差。基于单窗方法建立的四种模型中,三次多项式模型拟合效果较好,决定系数为0.5475,分析认为排除冬季数据后建模效果更好。结论:基于单窗方法的三次多项式模型能较好的反演研究区土壤水分,不足之处为对天气要求较高,若无晴空遥感数据,将影响土壤水分监测工作的开展。     

利用多时相Sentinel-1 SAR数据反演农田地表土壤水分

土壤水分是陆面生态系统水分和能量循环的重要变量,在农田干旱监测、作物长势监测和作物估产等应用研究中具有重要的作用。该文结合基于变化检测的Alpha近似模型,利用Sentinel-1卫星获取的多时相C波段合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)数据,实现了农田地表土壤水分的反演。该文首先利用微波辐射传输模型验证了Alpha近似模型在土壤水分反演中的合理性。研究发现,对于土壤散射占主导的区域,Alpha近似模型对辐射传输模型有较好的近似,能够有效地消除地表粗糙度和植被对雷达后向散射系数的影响。在此基础上,结合怀来研究区多时相Sentinel-1 SAR数据,利用Alpha近似模型构建了土壤水分观测方程组,通过求解方程组得到了农田地表土壤水分。地面验证结果表明,土壤水分反演的均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.06 cm3/cm3,平均偏差为0.01 cm3/cm3,精度较好。该文研究为利用高重访周期、多时相的Sentinel-1 SAR数据获取农田地表土壤水分提供了参考。     

基于L波段的裸土区土壤水分微波遥感反演研究

以北京市大兴区为研究区,探讨利用ALOS/PALSAR数据反演裸土土壤水分的方法。由于PALSAR的后向散射系数主要与土壤水分及地表粗糙度有关,本研究使用AIEM理论模型计算地表的同极化后向散射系数,Oh半经验模型计算交叉极化的后向散射系数;由分析可知,同极化与交叉极化的差异不随土壤水分的变化而变化,仅随地表粗糙度的增加而减少,为此可建立后向散射系数与粗糙度之间的函数关系。本文利用BP神经网络算法反演研究区的裸土土壤水分含量,并利用实测数据对反演结果进行验证,结果表明估测裸土土壤水分含量误差为0.035 m3/m3,相对误差为13.9%。因此,可以利用L波段主动微波遥感反演裸土土壤水分含量,且具有较高的精度。本研究成果可为农业灌溉、灾害监测、环境评估等提供信息支持,具有重要的现实意义与应用价值。     

土壤水分光谱特征研究

土壤水分是土壤的最重要的组成部分之一，也是反映土地质量的一个重要指标。土壤中水分含量的高低对热量平衡、土壤温度、农业墒情均有重要意义。遥感技术具有快速、广域、现势性强等优点，所以用可见光、近红外、热红外以及微波等遥感手段探测土壤含水量的研究在国内外已得到广泛的重视和应用。目前，土壤水分遥感监测主要采用4类研究方法，即土壤水分光谱法、热红外方法（热惯量方法）、微波方法和植被指数法。     

基于Sentinel多源数据的农田地表土壤水分反演模型构建与验证

土壤水分是影响水文、生态和气候等环境过程的重要参数,而微波遥感是农田地表土壤水分测量的重要手段之一。针对微波遥感反演农田地表土壤水分受植被覆盖影响较大的问题,该文基于Sentinel-1和Sentinel-2多源遥感数据,利用Oh模型、支持向量回归(support vector regression,SVR)和广义神经网络(generalized regression neural Network,GRNN)模型对土壤水分进行定量反演,以减小植被影响,提高反演精度。结果表明:通过水云模型去除植被影响后的Oh模型反演精度有所提高。加入不同植被指数的SVR和GRNN模型的反演效果总体优于Oh模型,基于SVR模型的多特征参数组合(双极化雷达后向散射系数、海拔高度、局部入射角、修改型土壤调整植被指数)反演效果最优,其测试集相关系数和均方根误差分别达到了0.903和0.015 cm~3/cm~3,为利用多源遥感数据反演农田地表土壤水分提供了参考。     

我国用NOAA/AVHRR资料进行干旱遥感监测的方法综述

遥感技术监测土壤水分和干旱具有其它监测手段不可替代的优势。我国自80年代以来，在有无植被覆盖方面使用热惯量方法和植被指数进行了各种尝试和探索。总结出了多种遥感监测干旱的方法，在不同区域的监测中取得了较好的效果；并介绍了干旱遥感监测的发展趋势。     

基于地统计与遥感反演相结合的有机质预测制图研究

土壤水分对土壤光谱反射率有显著影响,而以往有机质遥感反演制图中却很少将水分作为预测建模的变量。为了使遥感制图更加符合野外实际环境,提高有机质预测制图精度,在充分考虑土壤样点空间自相关、异相关与野外复杂环境特点的基础上,通过地统计获得研究区水分的空间分布数据,结合遥感反射率,建立多因子预测模型,得到了吉林省黑土区土壤有机质空间分布图。结果表明,有机质遥感制图中,水分因素的加入,使模型的建立更加符合野外实际情况,显著提高了有机质预测制图的精度。     

土壤光学遥感研究进展

土壤是一个时空连续的变异体,传统土壤参数测定与监测方法难以揭示土壤的时空间异质性规律;土壤光学遥感可以实现土壤主要参数的快速、宏观测定。本文综合评述了土壤不同理化参数(有机质、土壤水分、矿物组成、土壤质地、土壤结皮)在光学波段的光谱特征与遥感反演,光学遥感在土壤分类与制图方面的应用;分析了土壤线的各种影响因素(外部因素及相关土壤理化参数),以及土壤线对植被指数定量监测植被状况的重要性;归纳了土壤光学遥感存在问题与发展趋势。     

土壤蒸发及水热传输研究综述

土壤蒸发与水热传输是地表能量与水分平衡的重要组成部分。本文综述了几十年来土壤蒸发、水热传输以及土壤水力、热力特性基本理论及发展过程,并提出了今后进一步研究的方向。     

土壤含水量测定方法研究进展

综述了国内外近20a来测定土壤含水量的研究情况,总结了国内外常用的测定土壤含水量的方法及其原理, 比较分析了各种测定方法的优缺点,介绍了一些新兴的土壤含水量测试技术,提出了本领域中存在的主要问题及研究展望,指出未来的土壤含水量测定方法应当是朝着高精度、低成本、非破坏、自动化等方向发展。     

土壤固化剂及其水土保持应用研究进展

随着水土流失的加剧和生态环境的恶化,人们不断探索一些水土保持新技术、新材料和新方法,而土壤固化剂作为防治水土流失的一种化学措施应用前景广阔。本文阐述了土壤固化剂的类型特点、固化机理和固化性能,总结了土壤固化剂在水土保持中的应用现状,并指出其应用中存在的若干问题及研究方向,为土壤固化新材料的研发提供指导。     

土壤生物的生态学研究

土壤生物是土壤圈的核心组分,对土壤的矿质营养循环起推动作用。土壤中食物资源的质量状况影响着各生物类群的数量动态和分布,归根结底是由田间管理措施改变了土壤的结构、营养和生物条件引起的。反过来,生物类群的结构和数量变动以及分布特点又可以反映土壤的状况及可持续性。本文逐次对土壤微生物、原生动物、线虫及小型节肢动物的生态学研究作了概述,并分析比较了各生物类群在土壤生态系统中的功能作用。     

电阻率法确定土壤水分特征曲线初探

以取自青岛市郊区的田间土样为研究对象,通过自制的室内土壤电阻率测量装置,测定了土壤的电阻率及对应的含水量,建立了电阻率-含水量关系模型。基于Ku/pF非饱和导水率测量系统测定的土壤水分特征曲线,借助含水量这一中间量,推求出了土壤电阻率-基质吸力关系模型,从而可以根据电阻率计算出对应的土壤基质吸力。耦合土壤电阻率-含水量关系模型与土壤电阻率-基质吸力关系模型,达到了预测土壤水分特征曲线的目的,为电阻率法在区域尺度空间和时间上预测土壤水分特征曲线提供了新的途径。     

土壤裂缝研究进展

土壤开裂是一个复杂的物理过程,裂缝形成对土壤性状、作物生长以及水分溶质运输均有重要影响。本文介绍了目前国际上土壤裂缝的表征指标体系及指标测定方法,并讨论分析了裂缝与土壤属性、裂缝发育与植被生长、裂缝形成与土壤入渗和溶质运输等方面的最新国际研究进展,在此基础上,对我国今后的土壤裂缝研究工作的方向和重点提出了建议。