基于Sentinel-1数据的黑河中游土壤水分反演
发布时间：2021-07-22 09:01
基于Sentinel-1合成孔径雷达（SAR）数据及相同时段的中分辨率成像光谱仪（MODIS）和Landsat 8两种归一化植被指数（NDVI）,构建变化检测模型以估算黑河中游的高分辨率土壤水分,并探讨模型中具体参数设置对估算精度的影响。结果表明:①在对后向散射系数时间序列的差值（Δσ）和植被指数（VI）进行线性建模过程中,MODIS NDVI和Landsat 8 NDVI这两种植被产品所构建的模型在Δσ-VI空间中所选取的采样点比例分别为2%和4%时,各自取得最优精度;②以土壤水分反演为目标,使用Landsat 8 NDVI构建的变化检测模型略优于使用MODIS NDVI构建的变化检测模型,两种模型的均方根误差RMSE分别为0.040 m3/m3和0.044 m3/m3,相关系数R分别为0.86和0.83;③对于变化检测方法的关键参数,若使用低分辨率的SMAP/Sentinel-1L2SMSP土壤水分数据分别代替站点观测的土壤水分初始值和缩放因子（即两个...
【文章来源】：遥感技术与应用. 2020,35(01)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
基于两种不同植被指数构建的变化检测模型反演得到的土壤水分对比
图6展示了大满站和黑河遥感站采用3种方案反演得到的土壤水分时间序列。首先通过对比方案一和方案三来研究引入初始值误差的影响，由于大满站实测土壤水分的初始值与SMAP/Sentinel-1初始值大致相等，故大满站的方案一与方案三反演得到的时间序列基本重叠。而黑河遥感站中SMAP/Sentinel-1获取的土壤水分初始值比实测值高0.021 m3/m3，故黑河遥感站的方案三相对于方案一有稳定的系统偏差，该偏差的大小明显取决于土壤水分初始值的误差，且通过起始值这一参数引入的误差不会造成土壤水分反演误差的累积。对于缩放因子引入的误差（对比方案一和方案二），两个站点的土壤水分反演误差时间序列都具有较大的波动，且在水分值较高时具有较大的误差。此外，反演误差还随着缩放因子误差的增大而明显增大，大满和黑河遥感两个站点的缩放因子误差分别为0.11和0.06 m3/m3，由此造成的两个站点的土壤水分反演误差则为0.058和0.025 m3/m3。此外，反演的土壤水分时间序列也进一步说明，土壤水分缩放因子对反演结果的影响明显大于土壤水分初始值对反演结果的影响。图6 3种土壤水分反演方案在两个站点估算的土壤水分时间序列
研究区位于黑河生态水文遥感试验区的张掖南部中游人工绿洲试验区（图1），该试验区为地形开阔的盆地，海拔在1 450～1 680 m之间，地势自南向北逐渐降低。研究区气候类型为温带干旱荒漠气候，据中国气象数据网的统计结果显示，该区域多年年平均降水量为132.6 mm，年降水量变化范围71.6～216.3 mm；多年年平均气温为7.8℃，年均温变化范围0.9～16.2℃。试验区北部为湿地，南部为荒漠，西部为戈壁，东部为沙漠，中部为人工绿洲，绿洲中有农田、防护林、村庄、道路及渠系等多种地类，主要作物为制种玉米和大田玉米等[28]。本文选取试验区中部45 km×44 km的人工绿洲作为研究区，介于38.7°～39.2°N,100.2°～100.7°E之间。研究区站点信息如表1所示。2.2 数据获取及预处理
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MODIS和Landsat的青藏高原两代GIMMS NDVI性能评价[J]. 杜加强,王跃辉,师华定,房世峰,何萍,刘伟玲,阴俊齐. 农业工程学报. 2016(22)
[2]联合机载PLMR微波辐射计和MODIS产品反演黑河中游张掖绿洲土壤水分研究[J]. 李大治,晋锐,车涛,Jeffrey Walker,高莹,耶楠,王树果. 地球科学进展. 2014(02)
[3]利用星载散射计反演地表土壤水分[J]. 万幼川,陈晶,余凡,贾毅. 农业工程学报. 2014(03)
[4]Characterization,controlling, and reduction of uncertainties in the modeling and observation of land-surface systems[J]. LI Xin. Science China（Earth Sciences）. 2014(01)
[5]黑河流域生态—水文过程综合遥感观测联合试验总体设计[J]. 李新,刘绍民,马明国,肖青,柳钦火,晋锐,车涛,王维真,祁元,李弘毅,朱高峰,郭建文,冉有华,闻建光,王树果. 地球科学进展. 2012(05)
本文编号：3296852
【文章来源】：遥感技术与应用. 2020,35(01)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
基于两种不同植被指数构建的变化检测模型反演得到的土壤水分对比
图6展示了大满站和黑河遥感站采用3种方案反演得到的土壤水分时间序列。首先通过对比方案一和方案三来研究引入初始值误差的影响，由于大满站实测土壤水分的初始值与SMAP/Sentinel-1初始值大致相等，故大满站的方案一与方案三反演得到的时间序列基本重叠。而黑河遥感站中SMAP/Sentinel-1获取的土壤水分初始值比实测值高0.021 m3/m3，故黑河遥感站的方案三相对于方案一有稳定的系统偏差，该偏差的大小明显取决于土壤水分初始值的误差，且通过起始值这一参数引入的误差不会造成土壤水分反演误差的累积。对于缩放因子引入的误差（对比方案一和方案二），两个站点的土壤水分反演误差时间序列都具有较大的波动，且在水分值较高时具有较大的误差。此外，反演误差还随着缩放因子误差的增大而明显增大，大满和黑河遥感两个站点的缩放因子误差分别为0.11和0.06 m3/m3，由此造成的两个站点的土壤水分反演误差则为0.058和0.025 m3/m3。此外，反演的土壤水分时间序列也进一步说明，土壤水分缩放因子对反演结果的影响明显大于土壤水分初始值对反演结果的影响。图6 3种土壤水分反演方案在两个站点估算的土壤水分时间序列
研究区位于黑河生态水文遥感试验区的张掖南部中游人工绿洲试验区（图1），该试验区为地形开阔的盆地，海拔在1 450～1 680 m之间，地势自南向北逐渐降低。研究区气候类型为温带干旱荒漠气候，据中国气象数据网的统计结果显示，该区域多年年平均降水量为132.6 mm，年降水量变化范围71.6～216.3 mm；多年年平均气温为7.8℃，年均温变化范围0.9～16.2℃。试验区北部为湿地，南部为荒漠，西部为戈壁，东部为沙漠，中部为人工绿洲，绿洲中有农田、防护林、村庄、道路及渠系等多种地类，主要作物为制种玉米和大田玉米等[28]。本文选取试验区中部45 km×44 km的人工绿洲作为研究区，介于38.7°～39.2°N,100.2°～100.7°E之间。研究区站点信息如表1所示。2.2 数据获取及预处理
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MODIS和Landsat的青藏高原两代GIMMS NDVI性能评价[J]. 杜加强,王跃辉,师华定,房世峰,何萍,刘伟玲,阴俊齐. 农业工程学报. 2016(22)
[2]联合机载PLMR微波辐射计和MODIS产品反演黑河中游张掖绿洲土壤水分研究[J]. 李大治,晋锐,车涛,Jeffrey Walker,高莹,耶楠,王树果. 地球科学进展. 2014(02)
[3]利用星载散射计反演地表土壤水分[J]. 万幼川,陈晶,余凡,贾毅. 农业工程学报. 2014(03)
[4]Characterization,controlling, and reduction of uncertainties in the modeling and observation of land-surface systems[J]. LI Xin. Science China（Earth Sciences）. 2014(01)
[5]黑河流域生态—水文过程综合遥感观测联合试验总体设计[J]. 李新,刘绍民,马明国,肖青,柳钦火,晋锐,车涛,王维真,祁元,李弘毅,朱高峰,郭建文,冉有华,闻建光,王树果. 地球科学进展. 2012(05)
本文编号：3296852
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3296852.html
