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基于光学与被动微波遥感的青藏高原地区土壤水分反演

杨婷; 陈秀万; 万玮; 黄照强; 杨振宇; 姜璐璐 地球物理学报 2017年第07期

摘要:青藏高原地区高精度的土壤水分反演对高原能水循环、全球大气循环研究有着极大的影响.因此,获取青藏高原土壤水分时空布信息是一个迫切需要解决的问题.温度植被干旱指数(TVDI),是基于光学与热红外遥感通道数据反演土壤水分的重要方法,但在研究区域较大、地表覆盖格局差异显著时,TVDI模型反演精度会受到地表温度(Ts)等因素的影响.被动微波AMSR-E数据精确记录了像元内的土壤水分信息,但空间分辨率低.本文利用同时期的M()DIS与被动微波数据,发展了针对青藏高原地区高精度土壤水分反演算法.首先,在TVDI模型中,利用修正型土壤调整植被指数(MsAVI)代替归一化植被指数(NDVI),以改进NDVI易饱和的缺点;其次,利用ASTERGDEM数据,对地形高程和纬度差异引起的地表温度变化进行了校正;然后,通过神经网络训练建立基于TVDI、被动微波以及辅助气象数据的土壤水分反演模型,并应用该模型反演了青藏高原地区三个观测网(CAMP/Tibet、玛曲和那曲)的土壤水分;最后,利用实测土壤水分数据对反演结果进行验证,结果表明该模型的精度均方根误差(RMSE)数值可达到0.031~0.041m^3·m^-3.本文还应用该算法反演了青藏高原连续的土壤水分的空间分布,并比较了土壤水分的变化趋势与实测降水变化趋势,结果表明二者变化量的正负关系一致.

关键词:土壤水分modistvdi被动微波青藏高原

单位:北京大学地球与空间科学学院; 北京100871; 清华大学水利水电工程系; 北京100084; 中国冶金地质总局矿产资源研究所; 北京101300

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地球物理学报

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