基于熱紅外輻射特征的土壤水分含量估算模型實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、土壤含水量是水文學(xué)、氣象學(xué)以及農(nóng)業(yè)科學(xué)研究領(lǐng)域的一個重要參數(shù)，而區(qū)域性土壤含水量監(jiān)測是農(nóng)田水資源管理以及農(nóng)作物旱情監(jiān)測的一項重要內(nèi)容，也是陸面過程研究必不可少的一個參量。傳統(tǒng)的方法難以大范圍的揭示土壤含水量的空間分異特征。遙感技術(shù)的出現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)大范圍地區(qū)土壤水分含量的實(shí)時或準(zhǔn)實(shí)時動態(tài)監(jiān)測提供了可能性。目前，利用熱紅外遙感監(jiān)測土壤水分的方法都是基于溫度與土壤含水量之間關(guān)系建立統(tǒng)計模型，而對發(fā)射率與土壤含水量的關(guān)系的研究還非常少。 本

2、論文通過仿自然態(tài)土樣的制備，發(fā)射率光譜以及土壤水分含量的定期監(jiān)測，對獲得的不同水分含量的土壤熱紅外發(fā)射率光譜數(shù)據(jù)比較分析，闡述了不同土壤水分含量的熱紅外發(fā)射率光譜特征并通過水分診斷指數(shù)建立相應(yīng)估算模型；模擬ASTER熱紅外通道數(shù)據(jù)，闡述其光譜特征并利用模擬的ASTER通道數(shù)據(jù)建立了土壤水分含量估算模型。研究結(jié)果表明： 1、室內(nèi)實(shí)測土壤發(fā)射率光譜特征為：8～9.5μm隨土壤含水量的增加，土壤熱紅外發(fā)射率也有不同程度的增加，光譜曲線

3、之間相對平行；土壤水分含量的增加使得發(fā)射率光譜曲線在8～9.5μm變得平直，reststrahlen吸收特征相對減弱。在9.5～11μm土壤熱紅外發(fā)射率大致呈單調(diào)遞增趨勢，但與土壤含水量的變化無明顯相對應(yīng)的關(guān)系。在11～14μm隨土壤含水量的增加，土壤熱紅外發(fā)射率有不同程度的減小，而且在12.7μm附近存在一個吸收谷，其吸收的深度大致隨土壤水分的增加而增加。該吸收谷有可能是土壤水分的吸收而產(chǎn)生。 2、通過對發(fā)射率光譜數(shù)據(jù)的微分、

4、差分以及標(biāo)準(zhǔn)化比值處理變換，運(yùn)用統(tǒng)計單相關(guān)分析方法確定了診斷土壤水分含量的敏感波段為8.237μm，對敏感范圍8.194～8.279μm輸出均值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化比值處理作為自變量，提出水分診斷指數(shù)的概念，建立了土壤水分含量和水分診斷指數(shù)的對數(shù)統(tǒng)計模型。 3、模擬ASTER熱紅外通道B10～B14的數(shù)據(jù)，模擬結(jié)果表明B10、B11和B12表現(xiàn)為谷-峰-谷的特征，B10和B12分別對應(yīng)了reststrahlen不對稱雙吸收谷，其特征較明顯