华北平原高时空分辨率多源遥感土壤水分反演模型研究

以华北平原为研究区域，综合利用包括被动微波遥感、红外近红外遥感、实地观测资料等在内的多源数据，通过研究辐射传输机理，改进微波辐射传输模型、提高像元内不均匀性描述、优化研究区内参数设置等手段来提高被动微波土壤水分反演精度；通过结合实地观察资料与高分辨率卫星资料，发展统计降尺度方法；通过耦合微波土壤水反演算法和统计降尺度方法，开发出针对华北平原地理特性的高时空分辨率的多源遥感土壤水分反演模型；生成1km空间分辨率的逐日地表土壤水分数据，实现华北平原农田旱情实时监测。本项目的研究结果可为抗旱减灾提供直接的决策支持和科技支撑，具有重要的参考价值和实践指导意义。

本研究基于站点实测资料，结合被动微波遥感、红外近红外遥感、再分析数据等多源数据，开展了（1）被动微波辐射传输机理与模型开发研究，确定了土壤温度剖面对辐射传输过程的影响效应，发展了考虑土壤温度剖面的辐射传输模型；（2）开发了基于微波遥感亮温观测和陆面模式的地表关键参数优化方法，改善了微波土壤水分反演算法中的参数设置问题；（3）更新了AMSR2标准算法中使用的查找表数据库，局部克服了现有算法在干旱区高估土壤水分的问题，提高了现有土壤水分反演算法的精度和可靠性；（4）在蒙古高原开展多源土壤水分产品交互比较与评价，探究遥感土壤水分算法改进的发展方向；（5）在中国区域开展三种AMSR-E土壤水分产品交叉比较与集合产品生产工作，并利用所生产的集合产品分析了2002-2011年我国地表湿热变化趋势及其空间格局；（6）基于SSM/I观测数据，反演了1988-2007年非洲大陆地表土壤水分数据，并与再分析数据相结合，开展气候变化检测分析，为传统的气候评价结果提供宝贵的补充信息。本项目的开展为发展被动微波土壤水分反演算法以及其遥感产品的应用提供了坚实的理论基础和数据积累。