[发明专利]土壤含水量遥感监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境遥感技术领域，尤其涉及一种土壤含水量遥感监测方法。

背景技术

空间尺度的土壤水分是农业生产发展、区域资源与环境定量监测的关键变量，在农业、水文、气象等生态环境中具有重要的应用价值。传统的经典土壤水分测定方法如取土烘干法、中子水分仪法及张力计方法等精确度较高，但采样速度慢、需要大量的人力物力并且多局限在点测量的范围上，难以满足实际生产中大面积监测土壤水分的应用需求，具有大范围和快速观测特点的遥感技术特别是多源遥感手段的发展，给土壤湿度的空间分布监测带来极大便利。

土壤水分遥感监测的原理是对土壤表面发射或反射的电磁波的辐射能进行测量。土壤水分的电磁辐射强度的变化主要取决于其反射率、发射率、介电特性和温度等，目前国内外土壤水分遥感监测的方法，从遥感的波段及其组合的角度出发，主要包括光学遥感(可见光-近红外、热红外)和微波遥感等。可见光-近红外波段根据土壤和植被水分变化可引起光谱反射率变化的规律，综合考虑植被生长(植被指数)和水分胁迫状况间接估算土壤水分。这类方法主要是基于地表反射率的各种植被指数(Kogan，1990，1995；陈维英等，1994；刘培君等，1997)。然而，受土壤表面粗糙度、质地等影响，该法监测土壤水分在提高精度方面受到较大限制。但近年来提出的基于可见光-近红外/短波红外的光谱特征空间法，如垂直干旱指数(PDI)、改进的垂直干旱指数(MPDI)等(Ghulam等，2006；Ghulam等，2007)，在土壤水分和干旱的遥感监测上则取得了不错效果(Qin等，2008)。这类方法与热红外遥感和微波遥感相比简单有效，所需的遥感数据容易获取，时间分辨率高。研究表明，在短波红外波段存在很高的水的吸收峰，因此该波段反射率和实测土壤水分有很好的相关性(郭广猛，赵冰茹，2004)。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种简单、快捷且精度较高的土壤含水量遥感监测方法。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种土壤含水量遥感监测方法，该方法包括步骤：

S1.分析土壤水分在短波红外波段的光谱特性，选择用于监测土壤含水量的短波红外波段；

S2.根据所选择用于监测土壤含水量的短波红外波段，构建基于遥感数据的短波红外干旱指数；

S3.采集待监测区域的土壤水分观测数据；

S4.根据所述干旱指数以及所述土壤水分观测数据，建立干旱指数与土壤水分的区域关系模型，确定待监测区域的土壤水分及干旱状况。

其中，在步骤S1中，根据所述光谱特性，选择的用于监测土壤含水量的短波红外波段分别为1230-1250nm、1628-1652nm和2150-2155nm波段，其中心波长分别为1240nm、1640nm以及2130nm。

其中，在步骤S2中，所述遥感数据为中分辨率成像光谱仪MODIS数据，所选择的用于监测土壤含水量的短波红外波段分别对应所述中分辨率成像光谱仪MODIS的第5、6及7波段。

其中，所述干旱指数为：

SIDI5,6=1-ρ5-ρ6ρ5+ρ6]]>