基于三温模型和散射模型的土壤湿度多源遥感监测

土壤湿度是农业生产和生态环境监测的关键参数，其空间尺度的有效快速监测是国内外研究的难点和热点。研究拟从充分调研国内外土壤湿度遥感监测存在的问题入手，基于地表能量平衡、电磁波的辐射传输机制和地物的微波散射机制，认真分析土壤水分和电磁波信号之间的关系，挖掘土壤水分在遥感影像上的表征信息，以输入参数少的三温模型和Oh(2002)雷达散射模型为基础，采用机理探索、模型模拟和地面试验等手段，研制土壤湿度的热红外遥感反演模型、无需地面粗糙度等先验知识的雷达散射反演模型和二者协同反演的耦合模式，进而提出土壤湿度的热红外和雷达全天候综合快速遥感监测方法。同时结合宁夏、河北平原的地面同步/准同步试验数据或利用水文模型模拟等，开展模型的验证和应用示范研究。

根据项目研究目标，基于在轨和历史的光学、雷达卫星遥感数据等，分别开展了土壤湿度、地表温度的Terra/Aqua-MODIS、Radarsat-2雷达卫星的野外同步观测试验和验证，进行了短波红外水分胁迫指数、短波红外垂直失水指数等光谱特征指数在宁夏地区土壤湿度时间序列的遥感监测，提出了不依赖于地面先验知识而只依靠两景HH/VV双极化影像的同极化比和不同的雷达入射角即可获知地表土壤湿度和粗糙度的半经验模型，标定改进了两个适合中国三北地区潜在蒸散快速估算的Thornthwaite和Hargreaves简单经验模型。