典型高寒山区八宝河流域土壤水分的时空变异性与降尺度研究
发布时间：2020-12-20 10:07
土壤水分是全球气候系统中的重要变量,影响陆地表面与大气之间的水分、能量交换以及碳循环等过程,受到气候、地形、植被等多种因素的影响,土壤水分具有强烈的时空变异性。本文以八宝河流域为研究区域,基于黑河流域上游生态水文无线传感网络观测数据集,探索高寒山区土壤水分的时空变异性特征,并且研究了地形、植被、土壤温度三种因素与土壤水分的关系。本文分析了土壤水分的尺度效应,提出了一种基于亚网格标准差和表观热惯量（ATI）的降尺度方法,将分辨率为9 km的SMAP（Soil Moisture Active Passive）遥感土壤水分数据降尺度到1 km。本文取得的主要结论有:（1）土壤水分随着深度（4cm、10cm、20cm）的增加而增加,2013-2015年土壤水分有下降趋势;三个深度的土壤水分随时间都呈现周期变化趋势,表现出明显的季节变化特征。（2）用标准差、变异系数、半方差函数分析表层4cm 土壤水分的空间变异性,标准差随着均值的增加先增大后减小。变异系数在0.2-0.8的范围内,属于中等变异性。8-10月份土壤水分半方差函数的最优拟合模型为高斯模型,变程约为5.2 km,基台值约为0.018。...
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１研究技术路线图??
ＷＡＴＥＲＮＥＴ?２０１３－２０１５年观测数据集，该数据可于流域水文模拟、数据同化??以及遥感数据的验证，观测网络的信息如表２－１所示，２０１３－２０１４年观测网络节??点数目均为４０个，分布情况如图２－１所示，２０１５年节点数量减少至２５个。每个??观测节点可能受天气等因素的影响，数据有不同程度的缺失。观测的核心水文和??生态变量有降水、蒸散发、径流、土壤水分等，观测频率为５分钟，用Ｒ语言提??取数据集中４?ｃｍ、１０?ｃｍ、２０?ｃｍ三个深度的土壤水分、土壤温度观测值，求每??个站点上的日均土壤水分、土壤温度值。??表２－１?ＷＡＴＥＲＮＥＴ观测网络信息??￣?年份?节点数量?观测时间??２０１３?４０?７．１－１２．２９??２０１４?４０?１．６－１２．８???２０＾５?２５?１．１－１２．３１???无线传感网络各节点的地理位置信息如表２－２所示，站点的海拔在３０４５－４２０４??米之间。本文用２０１３．７－２０１５．１２月土壤水分观测数据研究八宝河流域的土壤水分??的时空变异性，用２０１５年４?ｃｍ?土壤水分数据验证降尺度结果。??９??
然后通过ＡｒｃＣａｔａｌｏｇＯＬＥＤＢ连接到属性数据库，将栅格图像和属性数据进??行连接，最后裁剪出八宝河流域，提取土壤表层的砂含量、粉土含量、黏土含量??和土壤容重数据。八宝河流域土壤类型分布情况如图２－２所示，主要为壤土和粉??砂土。??１００－２０‘ＣＴＥ?ＩＯＯ°４０’０”Ｅ?ｌＯＩ＾ＴＣＴＥ??ｚ?＇?＇?１?ｚ??＾?－１??＂?Ａ?＇??Ｉ－?，?，??ｋ?■■■－?泛??图例?＼??■牦砂?Ｉ??■綠丄??消十??ｂ?Ｍｉ?狄襄十?０?５?１０?２０?ｂ??？?■?｜?冰川?Ｉ＿Ｉ＿Ｉ＿Ｉ＿＿Ｉ＿＿Ｉ＿Ｉ?Ｉ＿Ｉ?ｋｍ?？专??ｐ－??｜?（?｜??ｐ；??１００°２０＿０＂Ｅ?１００ａ４（ｎ）”Ｅ?１０１?ＷＥ??图２－２八宝河流域土壤类型??２．２．?４?ＭＯＤ?ＩＳ?数据??基于表观热惯量模型反演高分辨率的ＡＴＩ，用到的数据有地表温度／发射率??产品（ＭＯＤ１１Ａ１、ＭＹＤ１１Ａ１）和地表反射率产品（ＭＯＤ０９Ａ１）。Ａｑｕａ卫星从??南向北运行，两次过境时间分别为凌晨和下午１：３０，Ｔｅｒｒａ卫星从北向南运行，??两次过境时间分别为早上和晚上１０：３０。两种数据产品均采用正弦投影，正弦投??影将全球划分成水平方向３６个区、垂直方向１８个区，八宝河流域位于行列号为??ｈ２５ｖ０５的影像内，数据以ＨＤＦ格式存储。数据下载地址ｈｔｔｐｓ：／／ｅａｒｔｈｄａｔａ．ｎａｓａ．ｇｏｖ／，??该网站支持数据自定义下载。ＭＯＤ１１Ａ１、ＭＹＤ１１Ａ１空间分辨率为】ｋｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]疏勒河流域土壤含水率反演[J]. 郭晓娟,周妍妍,郭建军,陈冠光,岳东霞. 干旱区研究. 2018(06)
[2]基于改进热惯量模型的表层土壤水反演研究[J]. 赵凯,黄资彧. 测绘与空间地理信息. 2017(05)
[3]基于MODIS数据的干旱区土壤水分反演[J]. 胡猛,冯起,席海洋. 国土资源遥感. 2014(01)
[4]改进的表观热惯量法反演土壤含水量[J]. 吴黎,张有智,解文欢,李岩,杨树聪. 国土资源遥感. 2013(01)
[5]东北黑土区降水特征及其对土壤水分的影响[J]. 邹文秀,韩晓增,江恒,杨春葆. 农业工程学报. 2011(09)
[6]基于表观热惯量的土壤水分监测[J]. 杨树聪,沈彦俊,郭英,近藤昭彦. 中国生态农业学报. 2011(05)
[7]中国区域土壤湿度变化的时空特征模拟研究[J]. 李明星,马柱国,牛国跃. 科学通报. 2011(16)
[8]黑河流域荒漠区土壤水分对降水脉动响应[J]. 刘冰,赵文智,常学向,李守波. 中国沙漠. 2011(03)
[9]中国西北区西部土壤湿度及其气候响应[J]. 王磊,文军,韦志刚,胡泽勇,赵逸舟,魏荣庆. 高原气象. 2008(06)
[10]西北地区东部耕作层土壤湿度近22年变化分析[J]. 高蓉,陈少勇,董安祥,张晓芬. 干旱地区农业研究. 2008(06)
硕士论文
[1]基于MODIS数据的大区域土壤水分遥感监测研究[D]. 邓辉.中国农业科学院 2004
本文编号：2927679
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【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１研究技术路线图??
ＷＡＴＥＲＮＥＴ?２０１３－２０１５年观测数据集，该数据可于流域水文模拟、数据同化??以及遥感数据的验证，观测网络的信息如表２－１所示，２０１３－２０１４年观测网络节??点数目均为４０个，分布情况如图２－１所示，２０１５年节点数量减少至２５个。每个??观测节点可能受天气等因素的影响，数据有不同程度的缺失。观测的核心水文和??生态变量有降水、蒸散发、径流、土壤水分等，观测频率为５分钟，用Ｒ语言提??取数据集中４?ｃｍ、１０?ｃｍ、２０?ｃｍ三个深度的土壤水分、土壤温度观测值，求每??个站点上的日均土壤水分、土壤温度值。??表２－１?ＷＡＴＥＲＮＥＴ观测网络信息??￣?年份?节点数量?观测时间??２０１３?４０?７．１－１２．２９??２０１４?４０?１．６－１２．８???２０＾５?２５?１．１－１２．３１???无线传感网络各节点的地理位置信息如表２－２所示，站点的海拔在３０４５－４２０４??米之间。本文用２０１３．７－２０１５．１２月土壤水分观测数据研究八宝河流域的土壤水分??的时空变异性，用２０１５年４?ｃｍ?土壤水分数据验证降尺度结果。??９??
然后通过ＡｒｃＣａｔａｌｏｇＯＬＥＤＢ连接到属性数据库，将栅格图像和属性数据进??行连接，最后裁剪出八宝河流域，提取土壤表层的砂含量、粉土含量、黏土含量??和土壤容重数据。八宝河流域土壤类型分布情况如图２－２所示，主要为壤土和粉??砂土。??１００－２０‘ＣＴＥ?ＩＯＯ°４０’０”Ｅ?ｌＯＩ＾ＴＣＴＥ??ｚ?＇?＇?１?ｚ??＾?－１??＂?Ａ?＇??Ｉ－?，?，??ｋ?■■■－?泛??图例?＼??■牦砂?Ｉ??■綠丄??消十??ｂ?Ｍｉ?狄襄十?０?５?１０?２０?ｂ??？?■?｜?冰川?Ｉ＿Ｉ＿Ｉ＿Ｉ＿＿Ｉ＿＿Ｉ＿Ｉ?Ｉ＿Ｉ?ｋｍ?？专??ｐ－??｜?（?｜??ｐ；??１００°２０＿０＂Ｅ?１００ａ４（ｎ）”Ｅ?１０１?ＷＥ??图２－２八宝河流域土壤类型??２．２．?４?ＭＯＤ?ＩＳ?数据??基于表观热惯量模型反演高分辨率的ＡＴＩ，用到的数据有地表温度／发射率??产品（ＭＯＤ１１Ａ１、ＭＹＤ１１Ａ１）和地表反射率产品（ＭＯＤ０９Ａ１）。Ａｑｕａ卫星从??南向北运行，两次过境时间分别为凌晨和下午１：３０，Ｔｅｒｒａ卫星从北向南运行，??两次过境时间分别为早上和晚上１０：３０。两种数据产品均采用正弦投影，正弦投??影将全球划分成水平方向３６个区、垂直方向１８个区，八宝河流域位于行列号为??ｈ２５ｖ０５的影像内，数据以ＨＤＦ格式存储。数据下载地址ｈｔｔｐｓ：／／ｅａｒｔｈｄａｔａ．ｎａｓａ．ｇｏｖ／，??该网站支持数据自定义下载。ＭＯＤ１１Ａ１、ＭＹＤ１１Ａ１空间分辨率为】ｋｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]疏勒河流域土壤含水率反演[J]. 郭晓娟,周妍妍,郭建军,陈冠光,岳东霞. 干旱区研究. 2018(06)
[2]基于改进热惯量模型的表层土壤水反演研究[J]. 赵凯,黄资彧. 测绘与空间地理信息. 2017(05)
[3]基于MODIS数据的干旱区土壤水分反演[J]. 胡猛,冯起,席海洋. 国土资源遥感. 2014(01)
[4]改进的表观热惯量法反演土壤含水量[J]. 吴黎,张有智,解文欢,李岩,杨树聪. 国土资源遥感. 2013(01)
[5]东北黑土区降水特征及其对土壤水分的影响[J]. 邹文秀,韩晓增,江恒,杨春葆. 农业工程学报. 2011(09)
[6]基于表观热惯量的土壤水分监测[J]. 杨树聪,沈彦俊,郭英,近藤昭彦. 中国生态农业学报. 2011(05)
[7]中国区域土壤湿度变化的时空特征模拟研究[J]. 李明星,马柱国,牛国跃. 科学通报. 2011(16)
[8]黑河流域荒漠区土壤水分对降水脉动响应[J]. 刘冰,赵文智,常学向,李守波. 中国沙漠. 2011(03)
[9]中国西北区西部土壤湿度及其气候响应[J]. 王磊,文军,韦志刚,胡泽勇,赵逸舟,魏荣庆. 高原气象. 2008(06)
[10]西北地区东部耕作层土壤湿度近22年变化分析[J]. 高蓉,陈少勇,董安祥,张晓芬. 干旱地区农业研究. 2008(06)
硕士论文
[1]基于MODIS数据的大区域土壤水分遥感监测研究[D]. 邓辉.中国农业科学院 2004
本文编号：2927679
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