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主动微波遥感黄河上游玛曲地区夏季土壤水分

田辉,  文军,  史小康,  王欣,  刘蓉,  张静辉,  吕少宁

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田辉, 文军, 史小康, 王欣, 刘蓉, 张静辉, 吕少宁. 主动微波遥感黄河上游玛曲地区夏季土壤水分[J]. 水科学进展, 2011, 22(1): 59-66.
引用本文: 田辉, 文军, 史小康, 王欣, 刘蓉, 张静辉, 吕少宁. 主动微波遥感黄河上游玛曲地区夏季土壤水分[J]. 水科学进展, 2011, 22(1): 59-66.
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TIAN Hui, WEN Jun, SHI Xiao-kang, WANG Xin, LIU Rong, ZHANG Jing-hui, LÜ Shao-ning. Estimation of soil moisture in summer by active microwave remote sensing for the Maqu area at the upper reaches of the Yellow River[J]. Advances in Water Science, 2011, 22(1): 59-66.
Citation: TIAN Hui, WEN Jun, SHI Xiao-kang, WANG Xin, LIU Rong, ZHANG Jing-hui, LÜ Shao-ning. Estimation of soil moisture in summer by active microwave remote sensing for the Maqu area at the upper reaches of the Yellow River[J]. Advances in Water Science, 2011, 22(1): 59-66.
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主动微波遥感黄河上游玛曲地区夏季土壤水分

  • 1.

    中国科学院寒区旱区陆面过程与气候变化重点实验室, 甘肃, 兰州, 730000;

  • 2.

    兰州大学大气科学学院, 甘肃, 兰州, 730000

基金项目: 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所青年基金资助项目(0984941001);中国科学院知识创新工程重要方向资助项目(KZCX2-YW-328)
详细信息
    作者简介:

    田辉(1970- ),男,辽宁辽阳人,博士,主要从事陆面过程卫星遥感和水资源方面研究.E-mail:htian@lzb.ac.cn

  • 中图分类号: S152.7;TV122

Estimation of soil moisture in summer by active microwave remote sensing for the Maqu area at the upper reaches of the Yellow River

  • 1.

    Key Laboratory of Land Surface Process and Climate Change in Cold and Arid Regions, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China;

  • 2.

    College of Atmospheric Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China

Funds: The study is financially supported by the Knowledge Innovation Program of the Chinese Academy of Sciences (No.KZCX2-YW-328).

  • 摘要: 利用ENVISAT-1/ASAR的VV极化主动微波资料,基于裸土表层微波后向散射GOM物理模型,并利用"水-云"模型处理植被层对土壤表层微波后向散射的影响,遥感估算了夏季黄河上游玛曲地区土壤水分空间分布。通过地面观测网的同步观测资料验证,卫星遥感的土壤体积水分含量和地面测值间的均方根误差RMSE<0.02 m3/m3,决定系数R2>0.86,表明所用方法适于黄河上游区域。从遥感结果来看,夏季玛曲地区土壤水分平均值约0.40m3/m3,说明该区是黄河重要的水源区;但该区域土壤水分具有明显的空间异质性,其分布受地形影响明显,平坦区域土壤水分的空间相关距离大于2000 m,而山地区域的土壤水分空间相关距离较小,为500~1000 m。
    Abstract: The estimation of soil moisture in summer of 2009 is carried out using the ENVISAT-1/ASAR VV polarization data for the Maqu area at the upper reaches of the Yellow River.The geometrical optics model (GOM)is used to compute backscattering coefficients.The effect of surface short grasses on the estimation can be eliminated from the total microwave backscatters using a semi-empirical water-cloud model.The latter is calibrated using measurements collected synchronously from the regional soil moisture network.The result shows that the root mean square error of the remotely sensed soil moisture is less than 0.02 m3/m3,while the R2 (coefficient of determination)is greater than 0.86.A high value of 0.4 m3/m3 is obtained in the summer soil moisture average,indicating that the Maqu area might serve as an important source water area for the Yellow River.However,a significant heterogeneity is present in the spatial distribution of soil moisture due to the influence of terrains.The spatial correlation distance of 500 m to 1000 m is found for the soil moisture in mountainous regions,while that in flat regions is greater than 2000 m.Our result demonstrates the applicability of using remote sensing techniques for soil moisture retrieval at the regional scale.
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-03-15
  • 刊出日期:  2011-01-25

主动微波遥感黄河上游玛曲地区夏季土壤水分

  • 1. 中国科学院寒区旱区陆面过程与气候变化重点实验室, 甘肃, 兰州, 730000;
  • 2. 兰州大学大气科学学院, 甘肃, 兰州, 730000
    • 基金项目:  中国科学院寒区旱区环境与工程研究所青年基金资助项目(0984941001);中国科学院知识创新工程重要方向资助项目(KZCX2-YW-328)
    作者简介:

    田辉(1970- ),男,辽宁辽阳人,博士,主要从事陆面过程卫星遥感和水资源方面研究.E-mail:htian@lzb.ac.cn

  • 收稿日期: 2010-03-15
  • 刊出日期: 2011-01-25

  • 中图分类号: S152.7;TV122

摘要: 利用ENVISAT-1/ASAR的VV极化主动微波资料,基于裸土表层微波后向散射GOM物理模型,并利用"水-云"模型处理植被层对土壤表层微波后向散射的影响,遥感估算了夏季黄河上游玛曲地区土壤水分空间分布。通过地面观测网的同步观测资料验证,卫星遥感的土壤体积水分含量和地面测值间的均方根误差RMSE<0.02 m3/m3,决定系数R2>0.86,表明所用方法适于黄河上游区域。从遥感结果来看,夏季玛曲地区土壤水分平均值约0.40m3/m3,说明该区是黄河重要的水源区;但该区域土壤水分具有明显的空间异质性,其分布受地形影响明显,平坦区域土壤水分的空间相关距离大于2000 m,而山地区域的土壤水分空间相关距离较小,为500~1000 m。

English Abstract

田辉, 文军, 史小康, 王欣, 刘蓉, 张静辉, 吕少宁. 主动微波遥感黄河上游玛曲地区夏季土壤水分[J]. 水科学进展, 2011, 22(1): 59-66.
引用本文: 田辉, 文军, 史小康, 王欣, 刘蓉, 张静辉, 吕少宁. 主动微波遥感黄河上游玛曲地区夏季土壤水分[J]. 水科学进展, 2011, 22(1): 59-66.
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TIAN Hui, WEN Jun, SHI Xiao-kang, WANG Xin, LIU Rong, ZHANG Jing-hui, LÜ Shao-ning. Estimation of soil moisture in summer by active microwave remote sensing for the Maqu area at the upper reaches of the Yellow River[J]. Advances in Water Science, 2011, 22(1): 59-66.
Citation: TIAN Hui, WEN Jun, SHI Xiao-kang, WANG Xin, LIU Rong, ZHANG Jing-hui, LÜ Shao-ning. Estimation of soil moisture in summer by active microwave remote sensing for the Maqu area at the upper reaches of the Yellow River[J]. Advances in Water Science, 2011, 22(1): 59-66.
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