土壤水分遙感反演.

1、第一屈中國科學(xué)院陸ifii/水文數(shù)據(jù)同化學(xué)術(shù)研討會(huì)基于M ODIS和AMSRE遙感數(shù)據(jù)的土壤水分降尺度研究Downscaling of AMSR-E soil moistureusing MODIS derived Temperature Vegetation Dryness Index導(dǎo)師：李新 晉銳報(bào)告人：曹永攀2011-01-14提綱一背景介紹二研究方案和技術(shù)路線仁TVDI三研究方案和技術(shù)路線2：降尺度方法 四總結(jié)引言經(jīng)典的牛頓力學(xué)只適用于宏觀tH：界而不適 用于微觀世界便是一個(gè)典型的尺度問題。 80年代后期，用AVHRR估算中國耕地面積 24億由（當(dāng)時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為15億由），成為“笑柄”

2、，其實(shí)這也是一個(gè)典型的尺度問 題。地理學(xué)、生態(tài)學(xué)、水文學(xué)、氣象學(xué)、物理 學(xué)、天文學(xué)和信息學(xué)等眾多學(xué)科和領(lǐng)域都 存在尺度問題。背景介紹土壤水分的重要性地表土壤水分作為一個(gè)非常亟:要的水文參數(shù)影響 有陸氣扌冃互作用過程，強(qiáng)烈控制看顯熱和潛熱通 :ttz間Mj能皋再分配。 土壤水分是氣候模糧，陸面過程模型，水文模型 里的一個(gè)重要變量。全球氣候融型的模擬顯示提盲對土壤水分的估計(jì) 有助于提嵩天氣和氣候的預(yù)擬的準(zhǔn)確性。對于土壤水分時(shí)空動(dòng)奉過程的了解和認(rèn)識(shí)對于水 文，農(nóng)業(yè)都至淡重耍。土壤水分的三種獲取方式地面實(shí)地定點(diǎn)觀測（包插臺(tái)站和便攜儀器）-可以給出時(shí)間上的變化-難以描述空間變化，受條件限制名，花費(fèi)成本離

3、模型模擬（I.壤水動(dòng)力學(xué)等）-能給出空間和時(shí)間上的變化-對輸入?yún)?shù)耍求高，不確定性較高遙感-可以獲取大范國的數(shù)據(jù)；速度快，周期短；-地表信息,瞬時(shí)值基于遙感的土壤水分觀測光學(xué)遙感-熱慣量一 NDVI-Tsspace微波遙感-被動(dòng)亮溫介電水分物理關(guān)系更直接，時(shí)間分辨率高，其發(fā)展也 更成熟，應(yīng)用更廣泛，SMOS就足Q門針對上壤水分設(shè)汁的但是空間分辨率粗-主動(dòng)空間分辨率高，但時(shí)間分辨率低其后向散射信息対地農(nóng)上壤水分佔(zhàn)il的浜差較人，尤其是在植 被作物覆蓋地區(qū)7為什么要降尺度?被動(dòng)微波方法做土壤水分冇著天然的優(yōu)越性但是英空間分辨率粗，所以只能用來做人尺度上 的觀測。而包扌舌氣象，水文，水資源管理和氣候

4、學(xué)在內(nèi)的 一系列流域尺度上的研究都要求中高分辨率的土 壤水分觀測據(jù)F以對土壤水分降尺度的研究很有必要流域尺度同化系統(tǒng)的需要研究目標(biāo)和內(nèi)容所以我們試圖把被動(dòng)微波遙感的土壤水分 產(chǎn)品(25km)與從光學(xué)遙感信息中提取的土 壤水分指數(shù)相結(jié)合，從而生成可靠的中分辨率(1 km) 土壤水分產(chǎn)品。-AMSR-E 元0.20.325km25km10二研究方案和技術(shù)路線1： TVDITVDI將由可見光和近紅外數(shù)據(jù) 所得的NDVI和宙熱紅外數(shù) 據(jù)所得的LST做成散點(diǎn)圖, 就可以得到一個(gè)三角形(Carlson et al 1994)或 者梯形(Mora net al 1994) o這個(gè)散點(diǎn)圖被稱 作TsNDVI

5、space它與 地農(nóng)上壤水分，地農(nóng)蒸發(fā) 等有君密切的關(guān)系。在TsNDVI space中,像 點(diǎn)在散點(diǎn)圖屮的位因表征 了其上壤水分或蒸發(fā)情況。TVDI的計(jì)算Sandholt et al (Sandholtet al 2002)基 J Ts-NDVI space 匸義 f 個(gè)指數(shù)叫做 Temperature Vegetation Dryness Index (TVDI)o13TVDI =TVDI的計(jì)算流程=a +bNDVL=cdNDVl.LSTNDVITVDI=(T s-Tsmlny(Tsmax-Tsmin)Tsmln=C4.dNDVITsmax=a4-bNDVI11QCTVDI研究進(jìn)展 TVDI

6、與水分之間的線性關(guān)系 TVDI更準(zhǔn)確地計(jì)算 TVDI時(shí)間序列相關(guān)性問題14TVDI與水分(1km pixel )之間的線性關(guān)系 、 UIA2 - 1- n .201006*147tBOS6TVW2”NOVI1615TVDI更準(zhǔn)確地計(jì)算1陰條邊的選取標(biāo)準(zhǔn)2 LST/NDVI指標(biāo)的替換3逐II數(shù)據(jù)的替換K n(Of DOT 33S|4 DeLmter 200403203035OarTIMETVDI ( space (0t 1),-)TVDI( space (0, 2).)TVDI( space (1.1).)X TVDI (space (1.2),-)TVDI (space (x9 y), tim

7、e)pTVDI在空間上 可以但在時(shí)間TVDI - DOY 200) TVDI (一 . DO丫 201 ) TVDI (-.DOY 202) TVDI(- DOY 203)上.sssai 一 IFVQ SK 8 Qxo19e,e.6、&ss0nErJ三研究方案和技術(shù)路線2：降尺度方法19Downscaling&W7二八qS.q)“ = f(TVD.TVD/2.TVDlr.)a + bI=八F/和i “l(fā) = faVDI.TVDf.rYDI0t.)-a 4- bHTVDIrl.TVDIT2.TVDIfr) a ba.b21DATANDVILSTtvdiAMSFUEIn situ soil moistureDATANDVI、 TVDILST .AMSRE八“- J, Z4 In situiciii -f v/f八 /,八/,9vtUt1 rvdq1TVDIaTVDI,pTVDI7AMSR-E0冬 0,&；6AMSR- EaQAMSR- Efi&AM5R-軻一個(gè)案例研究澳大利亞0 = -14.74TVD/+ 2 1 .0280 = -26.98TVD/+ 28.54土壤水分計(jì)算結(jié)果27E case -s002006-11-052006-11-07驗(yàn)證25TVDI. 10lu亠3JQKXU 00TVDIy = ax + b面臨的問題27四總結(jié) Go