基于多时相遥感影像的盐渍化农田表层土壤水分反演研究

【摘要】土壤水分对农业生产具有重要意义,对其监测一直是人们十分关注的问题,遥感技术以其频繁和持久的提供地表区域信息的优势,将成为区域土壤水分监测的主要手段。本文以盐渍化灌区—河套灌区为研究区,采用2013年多时相Landsat8遥感影像数据,结合野外采样和室内试验,应用决策树分类法对研究区域土地利用类型、主要作物和林草地的植被结构和盐渍化程度进行分类。研究年内不同植被覆盖区域下表层土壤水分反演方法的适用性,确定年内不同植被覆盖区域下表层土壤水分时空分布格局。研究结果对河套灌区遥感监测表层土壤水分的时空变化具有理论意义和应用价值。通过室内试验和野外观测,首先分析确定了农田与盐荒地表层土壤盐渍化类型,农田表层土壤的盐渍化类型以硫酸盐—氯化物为主,盐荒地表层土壤的盐渍化类型以氯化物为主,主要成分以氯化钠为主。并分析了土壤质地、土壤水分、土壤盐分对土壤反射率的影响,探明了影响土壤反射率的主要因素为土壤水分和土壤盐分,发现春季返盐高峰期,盐分是影响土壤反射率的主要因素。以多时相Landsat8遥感影像为数据源,采用决策树分类法提取不同作物生育阶段遥感影像的植被覆盖区域,通过叠加分析确定了研究区域完整植被覆盖区域,并对主要作物和林草地的植被结构和盐渍化程度进行了分类,分类结果与统计结果相近,验证结果表明该方法具有较高精度。在地表裸露或低植被覆盖下,分别采用图像缨帽变换的湿度分量法和SMMRS法对不同盐化程度的土壤进行了土壤水分反演,结果表明两种方法均适用于非或轻度盐渍化土壤和植被覆盖度小于约25%的土壤,且湿度分量法反演精度明显高于SMMRS法。在地表植被覆盖下,以Landsat8数据热红外波段为数据源,采用大气校正法反演地表温度。分别利用归一化植被指数NDVI和增强型植被指数EVI与地表温度TS构建温度—植被特征空间,其中同一时期遥感影像由EVI-Ts构建的特征空间散点比由NDVI-Ts构建的特征空间散点更为集中,主要表现在高植被覆盖区像元的EVI值小于NDVI值。应用Matlab软件提取特征空间干湿边,由Excel拟合干湿边方程,然后计算TVDI值反演表层土壤水分。结果表明由两种植被指数计算的TVDI在反演土壤水分上均具有较高精度,且由EVI计算的TVDI值反演精度略高于由NDVI计算的TVDI反演精度。
【作者】白燕英；
【导师】魏占民；
【作者基本信息】内蒙古农业大学，农业水土工程，2014，博士
【关键词】遥感；盐渍化农田；TVDI；土壤湿度分量；土壤水分反演；

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