多源遥感在土壤水分定量反演中应用概述
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遥感在土壤方面的应用
遥感在土壤方面的应用非常广泛,主要包括以下几个方面:
土壤污染监测:遥感技术可以及时反映土壤受污染后的理化性质及生态状况。
例如,通过卫星遥感技术,能够快速、准确、定量获取大范围土壤精细特征、作物长势、作物种植结构、灾害、产量、耕地质量、农业生产速度等全过程的时空动态信息,实现水土气生、地形地貌、土壤理化性质、作物生理参数、种肥药、灌溉、耕作、生产管理全过程的时空动态监测,进而构建农业大数据库,利用大数据技术实现数据存储、数据融合、决策分析,为农民、政府部门、涉农企业提供时空精准的智慧农业解决方案。
土地资源调查:遥感技术可以用于调研农业资源,包括耕地、水等资源现状,以及特殊情况,如农田环境污染、水土流失、土地荒漠化和盐渍化等。
例如,遥感通过测量土壤的光发射特性和红外反射特性,可以监测土壤的墒情和有机质等情况,帮助指导施肥、控制灌溉等。
精准农业:遥感技术可以用于精准农业中,通过对土壤的理化性质和生态状况进行监测和分析,可以精确地了解土壤的状况和需求,从而制定更加精准的农业管理措施,提高农作物的产量和质量。
土壤分类和制图:遥感技术可以用于土壤分类和制图,通过对不同地段的土壤进行遥感监测和图像处理,可以得出其理化性质和生态状况的差异,进而进行分类和制图。
这对于土地资源的合理利用和规划具有重要意义。
总之,遥感技术是土壤学领域中一项非常重要的技术手段,可以广泛
应用于土壤污染监测、土地资源调查、精准农业以及土壤分类和制图等方面。
随着遥感技术的不断发展和完善,其在土壤学领域的应用将越来越广泛。
猕猴桃土壤水分遥感反演 咱们先来说说猕猴桃。这猕猴桃啊,可是水果界的明星!那酸酸甜甜的味道,富含的各种维生素和营养成分,让它备受大家的喜爱。可是你知道吗,猕猴桃要想长得好,土壤水分可是起着至关重要的作用。就好比人需要喝水来维持生命一样,猕猴桃也得有足够合适的水分供应,才能茁壮成长,结出又大又甜的果实。
那怎么知道土壤里的水分到底够不够呢?这时候,遥感反演就闪亮登场啦!遥感,简单来说,就是通过一些高科技设备,比如卫星啊、飞机上搭载的传感器之类的,从远处收集地球表面的各种信息。这些传感器就像是一双双超级敏锐的眼睛,能看到我们肉眼看不到的东西。
在猕猴桃种植区,这些传感器会收集大量的数据,包括土壤的反射率、温度等等。然后,通过一系列复杂的算法和模型,就像解开一道神秘的数学谜题一样,把这些数据进行分析和处理,最终反演出土壤中的水分含量。这就好比是给土壤做了一次全面的“体检”,让我们清楚地知道它的“水分健康状况”。
比如说,如果遥感反演发现某一片猕猴桃种植区的土壤水分有点低,那果农们就可以及时采取措施啦。他们可以给猕猴桃树多浇点水,就像是给它们送上一场“甘霖”,让它们喝得饱饱的,茁壮成长。相反,如果水分太多,也可能会导致根部缺氧等问题,这时候就需要采取排水等措施,让土壤保持一个合适的湿度。
遥感反演还有一个很大的优点,就是它可以大面积、快速地获取土壤水分信息。想象一下,如果靠人工去一块一块地检测土壤水分,那得耗费多少时间和精力啊!而遥感反演就像是一个高效的“侦察兵”,能在短时间内把大片区域的情况都摸得一清二楚,大大提高了农业生产的效率。
不过呢,遥感反演也不是十全十美的。它可能会受到一些因素的干扰,比如云层的遮挡啦,地表植被的覆盖啦等等。就像是有时候我们看远处的东西,会因为有雾或者其他障碍物而看不太清楚一样。但是科学家们也在不断地努力改进和完善这个技术,让它变得越来越准确和可靠。
多源遥感信息在环保监测中的应用随着环境问题的日益严重,环保监测变得越来越重要。
而多源遥感信息的应用为环保监测提供了一种高效、快速、准确的手段。
多源遥感信息包括空间遥感、光谱遥感、雷达遥感、激光雷达遥感等多种技术手段,可以获取大范围、高分辨率、多角度的环境相关数据。
这些数据对环境状况的监测、评估、预警以及环境保护的决策具有重要意义。
多源遥感信息在环保监测中可以用于水质监测。
通过使用空间遥感和光谱遥感技术,可以获取水体中的各种参数,如水体的透明度、颜色、浊度、营养盐含量、藻类的分布等。
这些信息可以用于判断水体的水质状况,如寻找潜在的污染源、监测藻华的发生等,从而及时采取相应的措施进行治理和保护。
多源遥感信息在环保监测中可以用于土壤监测。
利用多光谱遥感数据和激光雷达遥感数据,可以获取土壤的质地、含水量、有机质含量、土地利用类型等信息。
这些信息对于土壤的保护和合理利用具有重要意义。
可以通过监测土壤的有机质含量来评估土壤质量,根据土地利用类型来制定合理的土壤管理措施。
多源遥感信息还可以用于空气质量监测。
通过利用空间遥感技术获取大气中的气体浓度、粒子浓度等信息,能够实时监测空气污染程度,判断污染源的位置和范围,并进行相关的预警和控制。
这对于减少大气污染、改善空气质量具有重要意义。
多源遥感信息还可以用于生态环境监测。
通过利用光谱遥感和雷达遥感等技术,可以获取植被覆盖度、植被类型、湿地面积、野火热点等信息。
这些信息可以用于评估生态系统的健康状况、监测植被覆盖的变化以及保护和恢复生态环境。
可以通过监测植被类型和变化来评估生态系统的稳定性和疏解能力,根据野火热点的分布来制定相关的火灾监测和预防策略。
多源遥感信息在环保监测中的应用非常广泛。
通过应用多种遥感技术,可以获取各种环境参数和状况,为环保监测提供科学、可靠的数据支持,从而指导环境保护工作的开展。
随着遥感技术的不断发展和创新,相信在未来,多源遥感信息在环保监测中的应用将会更加广泛和深入。
多源遥感数据融合技术在土地变化监测中的应用随着社会经济的发展,土地利用和土地变化的监测变得日益重要。
而多源遥感数据融合技术的出现为土地变化监测提供了一种有效的手段。
本文将探讨多源遥感数据融合技术在土地变化监测中的应用,并讨论其意义和挑战。
1. 多源遥感数据融合技术的意义多源遥感数据融合技术通过融合不同分辨率、不同类型的遥感数据,能够提供高质量、全面、准确的土地变化信息。
多源遥感数据融合技术可以从不同空间和时间尺度上观测土地变化,对于了解土地利用和土地覆盖的动态变化具有重要意义。
2. 2.1 土地利用分类多源遥感数据融合技术可以结合光谱、空间、时间等信息,对土地进行精细分类。
通过融合高分辨率的光学遥感数据和高时序的雷达遥感数据,可以实现对土地利用类型的精确识别和分类。
这对于农业产量估算、自然资源管理和城市规划等方面具有重要意义。
2.2 土地变化检测多源遥感数据融合技术可以通过对时间序列数据的分析,检测和监测土地的变化情况。
通过融合具有高时间分辨率的遥感数据和高空间分辨率的遥感数据,可以实现对土地的变化检测和监测。
这对于土地资源管理和环境保护具有重要意义。
2.3 土地覆盖变化研究多源遥感数据融合技术可以结合多种数据源的信息,对土地覆盖的变化进行深入研究。
通过融合光学遥感数据、热红外遥感数据和雷达遥感数据等多种数据,可以实现对土地覆盖类型、植被覆盖变化、水体分布变化等方面的研究。
这对于生态环境的保护和气候变化研究具有重要意义。
3. 多源遥感数据融合技术在土地变化监测中的挑战3.1 数据不同步由于不同遥感数据的获取时间和频率不同,可能存在数据不同步的问题。
这导致了在进行数据融合时需要考虑数据之间的对齐问题,增加了数据处理的复杂性。
3.2 数据不一致不同遥感数据可能存在着数据源类型、光谱范围、辐射校正等方面的差异,这使得数据在进行融合时需要进行预处理,以保证数据的一致性和可比性。
3.3 数据融合方法选择多源遥感数据融合技术有多种方法,如基于物理模型的方法和基于统计模型的方法等。
遥感驱动的土壤水分动态模拟模型及应用近年来,随着遥感技术的迅猛发展,利用遥感技术可以迅速获得大尺度的区域性土壤水分动态数据,土壤水分模拟模型被广泛应用于农业、灌溉和水利工程等相关计算和研究中。
因此,研究遥感技术驱动的土壤水分动态模拟模型以及它的应用,在农业科学研究中已成为重要研究课题。
一、遥感驱动的土壤水分动态模拟模型1、土壤水分模型的构建土壤水分动态模型的构建需要建立在定量的土壤物理性质、土壤水流物理、生态学和水文学规律等基础之上,通过分析传统土壤水分模型,研究者可以充分挖掘土壤水分动态变化机制,建立遥感控制的土壤水分动态模型,表征土壤水分各因素之间的相互影响关系。
2、遥感数据融合研究者需要将遥感技术融入到土壤水分动态模型中,以提高模型的正确性和准确性,针对特定地区的遥感参数数据和土壤参数数据,研究者可以构建出精细的土壤水分模型,这些参数包括:地形、土地覆盖率、影像特征参数(NDVI、LST等)、降雨特征参数、气象参数等。
3、数据拟合与计算土壤水分动态模型的建立需要结合多源遥感数据和本地观测数据,进行模型训练和拟合,使模型与实际数据呈一定类似程度,最终形成满足土壤水分动态模型预测的高精度模型。
二、应用1、农业使用遥感技术控制的土壤水分动态模型,可以实现土壤水分实时监测,对于农业种植有重要意义,可以清楚了解土壤水分存量、流域平衡及正常灌溉时水量的补给量等,实现农业水分管理和农业收益的最大化。
2、灌溉与水利水利工程建设中需要充分考虑土壤水分动态情况,遥感驱动的土壤水分动态模型可以在涉及大尺度水利工程建设过程中有效地模拟研究灌溉和水保设施的水文地质演变规律,以精准决策、降低投资成本。
3、生态学研究土壤水分还与生态系统的健康发展息息相关,研究人员可以基于遥感驱动的土壤水分动态模型,探索土壤水分更加定量、精确的变化规律,为其他生态学研究提供重要的参考数据。
遥感影像在农业土壤质量监测中的应用在当今农业领域,随着科技的不断进步,遥感影像技术正逐渐成为监测农业土壤质量的重要手段。
这一技术的应用,为农业生产的科学化、精准化管理提供了有力的支持,对于保障粮食安全、实现农业可持续发展具有重要意义。
遥感影像技术,简单来说,就是通过卫星、飞机等平台搭载的传感器,获取地球表面的电磁波信息,并将其转化为图像数据。
这些图像包含了丰富的地表特征信息,包括土壤的物理、化学和生物特性等。
通过对这些信息的分析和处理,我们可以深入了解土壤的质量状况。
农业土壤质量的监测是农业生产中的关键环节。
优质的土壤能够为作物提供充足的养分和水分,促进作物的生长和发育,从而提高产量和品质。
然而,土壤质量受到多种因素的影响,如土壤类型、土地利用方式、施肥管理、气候变化等。
传统的土壤质量监测方法通常需要实地采样和实验室分析,不仅费时费力,而且只能获取有限的点数据,难以全面反映大面积土壤的质量状况。
而遥感影像技术的出现,有效地弥补了这些不足。
遥感影像技术在农业土壤质量监测中的应用主要包括以下几个方面:首先是土壤类型的识别和划分。
不同类型的土壤在遥感影像上呈现出不同的光谱特征。
通过对这些光谱特征的分析,可以准确地识别和划分土壤类型。
这对于合理规划农业生产、选择适宜的作物品种具有重要的指导意义。
其次是土壤肥力的评估。
土壤肥力是衡量土壤质量的重要指标之一,包括土壤中的有机质含量、氮、磷、钾等养分的含量。
遥感影像可以通过监测植被的生长状况来间接反映土壤肥力。
例如,植被生长旺盛的区域通常表明土壤肥力较高,而植被生长不良的区域可能暗示土壤肥力不足。
此外,还可以利用特定的遥感波段和指数来直接估算土壤中的养分含量。
再者是土壤水分的监测。
土壤水分对于作物的生长至关重要。
遥感影像可以通过热红外波段获取土壤的温度信息,进而推算土壤水分含量。
同时,微波遥感技术还能够穿透云层,实现对土壤水分的全天候监测。
另外,遥感影像还可以用于监测土壤的污染状况。
基于多源遥感数据的作物生长指标反演方法一、引言随着全球人口的增长和粮食需求的不断上升,农业的可持续发展变得愈发重要。
作物生长指标作为评估作物生长状况和产量潜力的重要参数,对于指导农业生产和实现精准农业具有重要意义。
传统的作物生长指标获取方法,如地面调查和田间实验,往往耗时耗力,难以实现大范围、高频率的监测。
因此,基于遥感技术,尤其是多源遥感数据的作物生长指标反演方法,成为了近年来的研究热点。
遥感技术具有覆盖范围广、获取信息快、更新周期短等优点,可以有效地监测作物生长状况。
多源遥感数据融合,即结合不同传感器、不同时间、不同空间分辨率的数据,能够提高作物生长指标反演的精度和可靠性。
本文将探讨基于多源遥感数据的作物生长指标反演方法,分析其原理、关键技术和应用前景。
二、多源遥感数据概述多源遥感数据是指来自不同传感器、不同平台的遥感数据集合。
这些数据可以是光学遥感数据、雷达遥感数据、高光谱遥感数据等,它们各自具有独特的优势和特点。
例如,光学遥感数据能够提供丰富的地表信息,雷达遥感数据对云层和植被结构敏感,高光谱遥感数据则能够提供更精细的光谱信息。
1. 光学遥感数据光学遥感数据是通过传感器接收地表反射或发射的可见光和近红外光波段的电磁波来获取的。
这类数据的空间分辨率较高,能够清晰地反映地表的植被覆盖情况。
常用的光学遥感传感器包括Landsat、MODIS、Sentinel等。
2. 雷达遥感数据雷达遥感数据是通过发射电磁波并接收地表反射回来的信号来获取的。
这类数据对云层和大气条件不敏感,能够实现全天时、全天候的监测。
常用的雷达遥感传感器包括ERS、ENVISAT、ALOS等。
3. 高光谱遥感数据高光谱遥感数据是通过传感器在连续的光谱范围内获取地表反射或发射的电磁波来获取的。
这类数据能够提供丰富的光谱信息,有助于识别和区分不同的物质和作物类型。
常用的高光谱遥感传感器包括AVIRIS、HYPERION等。
三、作物生长指标反演原理作物生长指标反演是指利用遥感数据来估算作物的生长状况和产量潜力。
基于无人机多光谱遥感的土壤含水率反演模型研究基于无人机多光谱遥感的土壤含水率反演模型研究摘要:土壤含水率是土壤中水分与干重的比值,是土壤水分状况的重要指标。
传统的土壤含水率测量方法常常受到时间、空间和经济成本的限制,限制了对土壤含水率的实时监测和准确反演。
随着遥感技术的发展,无人机多光谱遥感成为一种潜力巨大的手段,可以快速、高分辨率地获取大面积土壤含水率信息。
本文通过对无人机多光谱遥感的土壤含水率反演模型研究,探讨如何利用无人机多光谱遥感数据反演土壤含水率的方法和技术。
1. 引言土壤含水率是土壤水分状况的重要指标,对农业、水资源管理和环境保护等领域具有重要意义。
传统的土壤含水率测量方法包括野外土样挖取和实验室测量、土壤探针测量等,这些方法存在时间和经济成本高、测量精度低等问题。
随着遥感技术的进步和无人机应用的普及,无人机多光谱遥感技术成为一种有潜力的土壤含水率反演手段。
2. 无人机多光谱遥感无人机多光谱遥感指的是利用无人机搭载的遥感仪器,通过获取地表各个波段的光谱信息来推断地物参数。
无人机多光谱遥感具有高分辨率、全天候、大范围和高时效性等优点,可以提供较为精确和全面的土壤信息。
3. 土壤含水率反演模型研究针对无人机多光谱遥感数据反演土壤含水率,研究人员从不同的角度探索了多种反演模型。
首先,基于传统统计学方法,借助统计学的原理和方法来建立土壤含水率与无人机多光谱遥感数据之间的关系。
其次,基于机器学习方法,如支持向量机(SVM)、人工神经网络(ANN)等,通过对大量土壤含水率和无人机多光谱遥感数据进行训练和学习,建立模型进行预测和反演。
最后,基于物理模型,利用土壤水分的物理过程模拟和数学描述,构建土壤含水率反演模型。
4. 实验设计和结果分析本文通过采用无人机搭载的多光谱遥感仪器获取的数据,选取不同地物类型和覆盖度的农田进行实地探测,获得了土壤含水率和多光谱遥感数据。
基于研究中选取的样本数据,利用统计学方法和机器学习方法构建了相关的土壤含水率反演模型。
多源遥感在土壤水分定量反演中应用概述
摘要:土壤水分作为土壤的重要组成部分,对农业、水文、气象等方面具有很高的应用价值,在该领域的探索与研究一直比较活跃,遥感技术的发展为实时快速获取土壤水分信息提供了新的手段,已成为目前遥感技术应用研究的前沿领域,本文系统总结和分析了国内外土壤水分的遥感定量估测方法,并最后提出了该领域可能的发展方向,相信对从事相关工作的研究人员会有一定的参考价值。
关键词:遥感土壤水定量反演
土壤水分是表示一定深度土层的土壤干湿程度的物理量,是监测土地退化和干旱的重要指标,同时也是水文学、气象学、土壤学、生态学以及农业科学等研究领域中的一个重要参数。
一方面它影响地表与大气界面的水分和能量交换,其变化会引起土壤热学特性、地表光学特性的改变,从而影响气候的变化;另一方面它是植物和作物赖以生存的主要源泉,其大小决定着植物或作物根系的发育,对进行大尺度精准农业的水分调节,节水灌溉具有重要意义。
遥感技术不仅能对农作物长势进行大面积、实时、非破坏性监测,从而实现精准农业的发展对地表土壤水分信息快速、及时的掌握,还能为精准农业的发展提供动态监测和分析作物的健康状况与影响作物产量等必要的技术支持。
目前获取土壤水分含量的方法主要有田间实测法、土壤水分模型法和遥感法三种。
其中传统的田间实测法和土
壤水分模型法,因测点稀、速度慢、范围有限,无法满足精准农业中对土壤水分信息快速获取的需求。
而遥感估测土壤水分的方法原理是通过测量土壤表面发射或反射的电磁能量,研究遥感信息与土壤水分含量之间的关系,并建立相关的信息模型,从而反演出土壤水分情况,恰恰克服了前二种估测方法的实时性差、单点测量空间变异性差、不能宏观表现等缺陷,为精准农业中大面积快速获取土壤水分信息、实时准确监测提供科学依据。
1 国内外研究进展
如何快速、准确地获取区域地表土壤含水量信息是定量遥感研究的热点之一,也是目前遥感技术应用研究的前沿领域。
国内外用遥感技术监测土壤水分的方法有很多,目前在该领域的研究主要集中在光学遥感(即可见光-近红外、热红外遥感)和微波遥感波段进行。
主要方法有:基于可见光-近红外土壤水分光谱法、基于热红外遥感的温度法、植被指数法、基于可见光及热红外遥感的植被指数-冠层温度法、微波遥感监测土壤水分法、高光谱遥感监测土壤水分法。
1.1 基于可见光-近红外土壤水分光谱法
Bowers等人早在1965年就发现裸地土壤湿度的增加会引起土壤发射率的降低,这为后来利用土壤水分光谱法方法进行土壤水分的遥感监测研究提供了理论依据。
土壤水分光谱法正是应用遥感估算光学植被度,分解象元排除法来提取土壤水分光谱信息。
国内外学者在这
方面做了大量工作,有的根据水的吸收率曲线提出使用中红外波段来监测土壤湿度,采用MODIS数据并结合实地调查资料,建立了MODIS 第7通道的反射率与地面湿度的线性光学。
另有学者利用遥感资料估算“光学植被覆盖度”,然后利用像元分解法分离植被与土壤信息,提取土壤水分光谱信息。
该方法需要根据不同环境、不同土壤组分建立相应的遥感反演模型,应用比较局限,大面积推广较难。
1.2 基于热红外遥感的温度法
热红外遥感最重要的应用之一是反演土地表面温度。
具有代表性的有热惯量法、区域蒸散法、亮温指数法(LST)、温度状态指数法(TCI)、条件温度指数法和归一化温度指数法。
热惯量法反演土壤水分的模型研究,主要集中在对于土壤热惯量的解析式计算、从热平衡与热传导方程的化简与计算、环境因子的影响等多方面着手,得到了大量的热惯量模式,建立了较为完善的土壤水分反演模型。
蒸散法根据能量流的传输原理,对实际蒸散(E)与潜在蒸散(Ep)的比值与土壤水分的关系进行研究,其理论基础来源于P-M彭曼公式。
针对不同的下垫面情况发展了单层、双层和多层模型。
利用卫星一次过境观测的辐射温度值,计算地表辐射温度以及蒸散,结合当地气象台站数据计算出作物缺水指数(CWSI),建立了土壤水分与作物缺水指数的回归方程。
随后又有DSI指数、区域缺水指数(RWSI)相关研究,在遥感的定性及半定量阶段估算地表蒸散和干旱程度的精确估算上做了相关探讨。
温度状态指数(TCI)和亮温指数(BTI)强调了温度与植物生长的关系,提
出了亮度温度,以通过对NDVI、亮温与土壤水分的统计分析来建立三者间的数理关系,从而利用遥感反演的亮温和NDVI计算土壤水分含量,建立了土壤相对湿度和NDVI、亮温的回归模型。
归一化温度指数(NDTI)可消除地表温度季节变化的影响,通过能量平衡一空气动力学阻抗模型计算,需要卫星过境时刻的气温、太阳辐射、相对湿度、风速和叶面积指数等数据。
该方法也主要适用于裸地或植被生长早期。
1.3 植被指数法
植被指数法是研究土壤湿度与遥感植被信息相互关系的重要手段。
研究表明归一化植被指数(NDVI)、距平植被指数(A VI)、植被状态指数(VCI)、标准植被指数(SVI)等都与土壤湿度有一定关系。
一般来讲,当作物缺水时,作物的生长将受到影响,植被指数将会降低。
国内学者也利用VCI研究了我国土壤湿度状况,应用VCI结合常规资料进行综合分析,对我国干旱状况进行宏观动态监测。
但该方法较适用于高植被覆盖区域,仍有很多限制性因子和条件。
1.4 基于可见光及热红外遥感的植被指数-冠层温度法
科学家发现只利用植被指数或冠层温度法监测土壤水分状况,都有各自的局限性,于是二者集成起来,创建了植被指数(NDVI)与地表温度(Ts)进行干旱监测的综合模型。
通过Ts/NDVI特征空间建立的土壤水分或干旱程度估测模型主要有比率法(温度植被指数TVI和植被供水指数VSWI)、水分亏缺指数(WDI)、条件植被温度指数(VTCI)和
温度植被干旱指数(TVDI)。
仅考虑温度的影响,精度不高,条件植被温度指数模型的缺点是对研究区域选择的要求较高,必须满足土壤表层含水量应从萎蔫含水量到田间持水量的条件,对研究区环境背景(如气象条件、地表覆盖类型、土壤属性、水系分布和灌溉状况以及作物栽培等)的了解程度要求较高。
1.5 微波遥感监测土壤水分法
微波遥感具有全天时、全天候、多极化和对植被及土壤有一定的穿透能力、对大气气溶胶和云覆盖的敏感性相对光学遥感弱等特点,被广泛应用于土壤水分反演中。
微波遥感反演土壤水分主要有主动微波法和被动微波法两种。
(1)国内外许多学者采用主动微波遥感土壤湿度法研究了土壤水分和雷达参数间的线性关系,指出遥感监测土壤水分含量受土壤表面粗糙度、土壤纹理结构的影响,重点指出植被对主动微波遥感土壤水分的影响。
(2)被动微波遥感土壤水分根据亮温与土壤水分具有较好的线性关系,引入田间持水力FC(Field Capacity),建立亮温与FC之间的线性关系,发展了一些较成熟的算法。
有学者利用改进的IEM模型,得到了与实际土壤湿度相关性高达0.95的反演结果。
也有学者基于BSM模型与人工神经网络进行了土壤湿度的反演,及时在先验知识具有不确定时仍能保证一定的准确度。
微波遥感监测土壤水分虽然具有坚实的物理基础和独特优势,但是其受植被覆盖的影响较大,消除植被影响是微波遥感监测土壤水分的主要难点。
虽然有可部分剔除植被影响而获得土壤水分信息,但因大气—植被—土壤
系统的复杂性,遥感图像反演算法使用的难度很大。
1.6 高光谱遥感监测土壤水分法
国内外学者在可见光-近红外区域利用高光谱遥感监测土壤含水量做了大量的研究工作,根据土壤光谱曲线随土壤含水量的变化而变化的规律,采用反射率法等方法建立各种相关指标进行土壤水分定量反演。
对土壤含水量的早期研究,主要集中于土壤含水量较低的情况,所以认为土壤反射率随着土壤含水量的增加而降低,土壤含水量与水分在吸收波段的吸收强度之间具有较好的线性相关。
随着研究的进一步深入和扩展,发现对于可见光到短波红外所有波段而言,当土壤含水量低于田间持水量时,土壤反射率随着土壤含水量的增加而降低;而当土壤含水量高于田间持水量时,土壤反射率随着土壤含水量的增加反而增加。
有学者利用Geo-SALL模型,模拟了不同植物含水量情况下,以及不同含水量土壤作为下垫面的冠层反射率,发现植被含水量变化引起的光谱差异与土壤含水量变化引起的光谱差异不同,可见高光谱遥感有希望能够区分两者带来的影响。
一般的多光谱传感器不足监测许多光谱吸收特征在吸收深度一半处的宽度为20nm~40nm地物的土壤含水量,而高光谱遥感所获得的波段宽度一般在10nm以内,其连续的反射率光谱曲线可以表达地物细微的变化。
但正是其波段多而窄,容易受到外界因素的影响,描述土壤含水量和土壤反射率的实验研究方法更有其不可避免的问题需要继续探讨。
2 结语
遥感技术凭借其长期、快速、实时、动态监测等优势,国内外学者分别利用可见光、近红外、红外、微波等多种波段,发展了各种土壤水分定量反演的物理模型、经验或半经验模型和方法,展示了其巨大的应用价值。
但是,从已有的模型或方法中可以发现,任何一种方法都具有一定的应用局限性,如果想完全发挥遥感在土壤水分监测中的应用价值,本文认为以下两个或许是可能的发展方向:(1)多源遥感数据源的土壤水分定量协同反演研究。
(2)随着高光谱传感器技术的进步,高光谱遥感将在土壤水分定量估测中具有巨大的应用潜力。