土壤水分遥感反演.

1、第一屈中国科学院陆ifii/水文数据同化学术研讨会基于M ODIS和AMSRE遥感数据的土壤水分降尺度研究Downscaling of AMSR-E soil moistureusing MODIS derived Temperature Vegetation Dryness Index导师：李新 晋锐报告人：曹永攀2011-01-14提纲一背景介绍二研究方案和技术路线仁TVDI三研究方案和技术路线2：降尺度方法 四总结引言经典的牛顿力学只适用于宏观tH：界而不适 用于微观世界便是一个典型的尺度问题。 80年代后期，用AVHRR估算中国耕地面积 24亿由（当时统计数据为15亿由），成为“笑柄”

2、，其实这也是一个典型的尺度问 题。地理学、生态学、水文学、气象学、物理 学、天文学和信息学等众多学科和领域都 存在尺度问题。背景介绍土壤水分的重要性地表土壤水分作为一个非常亟:要的水文参数影响 有陆气扌冃互作用过程，强烈控制看显热和潜热通 :ttz间Mj能皋再分配。 土壤水分是气候模粮，陆面过程模型，水文模型 里的一个重要变量。全球气候融型的模拟显示提盲对土壤水分的估计 有助于提嵩天气和气候的预拟的准确性。对于土壤水分时空动奉过程的了解和认识对于水 文，农业都至淡重耍。土壤水分的三种获取方式地面实地定点观测（包插台站和便携仪器）-可以给出时间上的变化-难以描述空间变化，受条件限制名，花费成本离

3、模型模拟（I.壤水动力学等）-能给出空间和时间上的变化-对输入参数耍求高，不确定性较高遥感-可以获取大范国的数据；速度快，周期短；-地表信息,瞬时值基于遥感的土壤水分观测光学遥感-热惯量一 NDVI-Tsspace微波遥感-被动亮温介电水分物理关系更直接，时间分辨率高，其发展也 更成熟，应用更广泛，SMOS就足Q门针对上壤水分设汁的但是空间分辨率粗-主动空间分辨率高，但时间分辨率低其后向散射信息対地农上壤水分佔il的浜差较人，尤其是在植 被作物覆盖地区7为什么要降尺度?被动微波方法做土壤水分冇着天然的优越性但是英空间分辨率粗，所以只能用来做人尺度上 的观测。而包扌舌气象，水文，水资源管理和气候

4、学在内的 一系列流域尺度上的研究都要求中高分辨率的土 壤水分观测据F以对土壤水分降尺度的研究很有必要流域尺度同化系统的需要研究目标和内容所以我们试图把被动微波遥感的土壤水分 产品(25km)与从光学遥感信息中提取的土 壤水分指数相结合，从而生成可靠的中分辨率(1 km) 土壤水分产品。-AMSR-E 元0.20.325km25km10二研究方案和技术路线1： TVDITVDI将由可见光和近红外数据 所得的NDVI和宙热红外数 据所得的LST做成散点图, 就可以得到一个三角形(Carlson et al 1994)或 者梯形(Mora net al 1994) o这个散点图被称 作TsNDVI

5、space它与 地农上壤水分，地农蒸发 等有君密切的关系。在TsNDVI space中,像 点在散点图屮的位因表征 了其上壤水分或蒸发情况。TVDI的计算Sandholt et al (Sandholtet al 2002)基 J Ts-NDVI space 匸义 f 个指数叫做 Temperature Vegetation Dryness Index (TVDI)o13TVDI =TVDI的计算流程=a +bNDVL=cdNDVl.LSTNDVITVDI=(T s-Tsmlny(Tsmax-Tsmin)Tsmln=C4.dNDVITsmax=a4-bNDVI11QCTVDI研究进展 TVDI

6、与水分之间的线性关系 TVDI更准确地计算 TVDI时间序列相关性问题14TVDI与水分(1km pixel )之间的线性关系 、 UIA2 - 1- n .201006*147tBOS6TVW2”NOVI1615TVDI更准确地计算1阴条边的选取标准2 LST/NDVI指标的替换3逐II数据的替换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在空间上 可以但在时间TVDI - DOY 200) TVDI (一 . DO丫 201 ) TVDI (-.DOY 202) TVDI(- DOY 203)上.sssai 一 IFVQ SK 8 Qxo19e,e.6、&ss0nErJ三研究方案和技术路线2：降尺度方法19Downscaling&W7二八qS.q)“ = f(TVD.TVD/2.TVDlr.)a + bI=八F/和i “l = 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-轲一个案例研究澳大利亚0 = -14.74TVD/+ 2 1 .0280 = -26.98TVD/+ 28.54土壤水分计算结果27E case -s002006-11-052006-11-07验证25TVDI. 10lu亠3JQKXU 00TVDIy = ax + b面临的问题27四总结 Go