利用地面遥感仪器对土壤水分的监测试验.pdf

第23 卷 第4 期 干 旱 气 象 Vol. 23 NO. 4 2005 年12 月 ARID METEOROLOGY Dec ，2005 文章编号：1006 - 7639 （2005 ）- 04 - 0057 - 04 利用地面遥感仪器对土壤水分的监测试验 1 2 2 2 2 王小平 ，张谋草 ，郭海英 ，王宁珍 ，黄 斌 （1. 甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室，中国气象局兰州干旱气象研究所，甘肃 兰州730020 ； 2 . 甘肃省西峰农业气象试验站，甘肃 庆阳745000 ） 摘 要：在陇东黄土高原对西峰农业气象试验站内的裸地、生长茂盛的小麦、玉米地、草地4 类地物进 行了CE312 热红外辐射计及CE313 可见光、近红外辐射计的同步观测和土壤水分的实测，试验观测 数据的初步分析结果表明：热红外辐射计各通道的亮温变化与土壤水分的变化呈非线性相关，由于影 响各地物亮温的因素较为复杂，主要表现为对裸地的监测效果较好，在有植被覆盖的情况下关系不明 显。此外通过比较各地物亮温与植被指数发现二者有较好相关性。实践证明，利用地面遥感监测土 壤水分从理论上是可行的，可进一步通过亮温和植被指数来建立试验区的土壤水分监测模型。 关键词：土壤水分；亮温；植被指数；干旱监测 中图分类号： TP79 文献标识码：A 引 言 植了各种农作物，如小麦，玉米，黄花菜等，植被覆盖 以农作物为主，其物候期和下垫面体现了黄土高原 在干旱遥感监测中，土壤水分监测一直是个难 地区的状况，具典型代表性。区内地势平坦，土质为 点。利用热红外波段对其监测是一个主要方向，在 黄绵土，试验区周围20 m 内无高大建筑物。试验时 这方面利用NOAA 卫星，TM 及MODIS 卫星遥感资 间为5 月底至6 月初，该时段试验区刚好处于干旱 料监测的工作已经开展了很多［1 ～ 12 ］。随着定量遥 期，土壤水分蒸发变化较明显。 感的发展，地面遥感由于具备不受大气影响，传感器 的波段特点与卫星遥感的波段近似，可根据需要选 2 基本原理和工作方法 择观测时间的特点，故卫星遥感监测干旱有必要结 2 . 1 监测原理 合地面遥感进行综合分析，进一步提高其反演精度。 高于绝对零度的物体，一定存在分子热运动，并 本文从实际应用角度出发，利用法国生产的CE312 向空间辐射能量。物体温度越高，辐射能量就越大， 热红外和CE313 可见光、近红外地物波谱仪进行了 因为热红外辐射计测得的辐射能量主要就由地物温 土壤水分监测的试验研究，并结合传统土钻取土，讨 度和辐射所决定。水是一种单介质物体，热特性接 论了地面遥感与实测土壤水分的关系，以期为提高 近极点，所以它对土壤热辐射的影响极大。不管何 卫星遥感监测土壤水分的精度提供基础试验依据。 种土壤，其热辐射能量都随含水量的增加而下 1 试验区概况