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土壤
墒情信息
采集与远程监测系统
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期DOI:10.3969 j.issn. 10001298. 2010. 09. 035土壤墒情信息采集与远程监测系统杨绍辉1,2 集美大学机械工程学院,厦门361021; 福建省清洁燃烧与能源高效
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将MODIS遥感数据应用于
墒情信息
提取的研究
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土壤墒情是农田耕层土壤含水率的俗称,指作物主要根系活动层内的土壤水分状况,是作物生长的控制性因子之一。土壤墒情的监测是灌区灌溉系统优化配水的关键技术之一。而大区域的土壤墒情信息提取一直是学术界的一大难题。传统方法依靠手工或半自动化方法,只能采集到点和小范围的墒情信息,效率低且往往因耗时过长而难以满足科学研究和政府部门客观、实时、大面积监测和进行综合分析的需要。 随着遥感技术的发展,可以采用遥感信息源结合地面实测数据的方法来解决上述问题。遥感图像是一幅反映地物目标电磁辐射特性的能量分布图,它真实、客观、连续地记录了地表物体总体与个体的信息特征。长久以来,国内外大都利用NOAA/AVHRR气象卫星从事土壤墒情的信息提取,现在,随着更先进的新一代传感器EOS/MODIS的升空,将MODIS数据用于土壤墒情信息提取已经成为当前研究的热点。目前国内这方面的研究还不多,该文将做一个有益的初步探索。 该文在学习近年来国内外研究方法的基础上,对MODIS 1B遥感数据进行预处理,并以都江堰灌区作为研究区域,以能量平衡为基础理论,将从遥感数据所获取的反照率、植被指数和辐射亮度温度等作为提取墒情的几个基本参量,再通过地面试验获得实测墒情数据,建立经验模型,从而实现土壤墒情的提取。根据不同的植被覆盖度,将模型的建立分成了两大部分:一部分是裸地/低植被覆盖下的表观热惯量模型,另一部分是高植被覆盖下的植被蒸散模型。 结合实测墒情数据来验证这两种方法的可靠性和精度。实验数据表明:使用NDVI=0.18作为植被覆盖度的阈值时,裸地/低植被覆盖区下,表观热惯量与6cm地面实测墒情数据的倒数模型拟合精度最佳,高植被覆盖区下,以MODIS第31波段的亮温和NDVI为基本参量建立起的二元线性模型能够较好地描述6cm深度的土壤墒情:使用NDVI=0.1作为植被覆盖度的阈值时,裸地/低植被覆盖区下,表观热惯量与20cm地面实测墒情数据的拟合精度都偏低,相比之下,线性模型能够取得较好的拟合效果,高植被覆盖区下,以MODIS第31波段的亮温和NDVI为基本参量建立起的S形曲线模型能够较好地描述20cm深度的土壤墒情。实验结果表明:将MODIS遥感数据应用于不同植被覆盖度的大区域土壤墒。
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