基于贝叶斯最大熵的复杂地表高分辨率（1km）土壤水分估算方法研究

Obtaining high spatial resolution soil moisture product is an urgent need of eco-hydrological models and fine management of agriculture in watershed scale. With the help of the high-resolution dryness index provided by optical remote sensing data, upscaling in situ measurements becomes an important way to obtain high-resolution soil moisture. However, at the complex surface, the accuracy of the upscaling algorithm is limited by both topography (slope / elevation change) and the existence of various land cover types that can not effectively express soil moisture. This study aims to improve the performance of optical dryness index at the complex surface, especially, to solve the issue from land surface temperature caused by terrain and the issue from the disturbed land cover types. Then, based on the soil moisture trend of the slope (shady slopes and sunny slopes) and elevation (as the priori), high resolution soil moisture trend surface is used to upscale in situ measurements to obtain high spatial resolution soil moisture product at the complex surface. This product will be an important data to support the study of the eco-hydrological processes at the basin scales.

发展高空间分辨率土壤水分产品是流域尺度下生态水文模型以及农业精细管理的迫切需求。借助于光学遥感数据反演的干旱因子，对地面观测数据升尺度是获取高分辨率土壤水分的重要手段。但是在复杂地表条件下，受地形起伏(坡向/高程变化)对地表温度的影响以及多种无法有效表达土壤水分地表类型的存在，限制了现有的升尺度算法的估算精度。本研究拟发展适用于复杂地表条件的光学干旱因子反演算法，重点解决地形起伏导致的地表温度无法正确反映土壤水分变化的问题,以及干扰地表类型对光学干旱因子反演的干扰。在此基础上，以基于坡向（阴坡、阳坡）及高程的土壤水分趋势面作为先验知识，在贝叶斯最大熵框架下，利用光学干旱因子实现地面观测数据升尺度，获取复杂地表条件下高分辨率土壤水分产品，为区域及流域尺度生态-水文过程研究提供重要的数据支撑。

发展高空间分辨率土壤水分产品是流域尺度下生态水文模型以及农业精细管理的迫切需求。但是在复杂地表条件下，受地形起伏(坡向/高程变化)对地表温度的影响以及多种无法有效表达土壤水分地表类型的存在，限制了现有的升尺度算法的估算精度。针对上述问题，本项目以黑河上游多宝河流域为研究区，发展了复杂地表条件下的Ts/VI特征空间算法，去除了地形起伏对地表温度的影响，以及去除了干扰地表类型对Ts/VI特征空间的合理构建的影响，提高了光学干旱因子的反演精度；并以此为基础，在贝叶斯最大熵以及机器学习框架下，有效融合了地面观测土壤水分数据以及光学干旱因子表征的土壤水分信息，提高了复杂地表条件下高分辨率（1km）土壤水分产品的精度。并完成了2012-2015年黑河上游1km土壤水分产品（时间分辨率1天）的生产和精度评价。组织项目中期学术交流会1次，参与国内外学术研讨会4次，相关成果发表SCI论文6篇，其中在Remote Sensing期刊发表第一标注1篇，在Remote Sensing of environment期刊第二标注2篇、第三标注1篇、第四标注2篇。项目支持了张慧娴和朱晨霞通过硕转博答辩，目前均已攻读博士学位。