（精）不同含水量黄棕壤反射光谱特征研究

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1、遥感信息理论研究2004.3不同含水量黄棕壤反射光谱特征研究①①②吕雄杰,潘剑君,张佳宝(①南京农业大学资源与环境学院,南京210095;②中国科学院南京土壤研究所,南京210008)摘要:采用多光谱辐射仪(MSR-16R)对自然条件下不同水分含量黄棕壤光谱特征进行了研究,试验结果表明在可见光部分(460～710nm),土壤含水量与光谱反射率相关性差,而在红外部分(760～1650nm)土壤含水量与光谱反射率达到极显著负相关,模式方程拟合度都在0.86以上,因此通过测定土壤光谱反射率来推算土壤含水量是可行的。应用地面光谱测量试验的结果,本文讨论了由地面光谱测量来推算土壤含水量向由卫星遥感

2、影像反演土壤含水量过渡的可能性,进而对采用TM遥感影像对黄棕壤分布区土壤水分状况实施遥感监测的可行性作了一些探讨。关键词:含水量;土壤;反射光谱;黄棕壤中图分类号:TP7文献标识码:A文章编号:1000-3177(2004)75-0010-03建立了AVHRR可见光与近红外通道的土壤水分遥感估测引言[3]模型。农田土壤水分遥感监测,是一项十分引人注目的研土壤水分状况在农业、气象、水文及地理等学科都具有究课题,也是国际上生态学、水资源等学科研究的前沿领域,重要作用。土壤水分是植物生长、发育的必要条件,它是指其中利用遥感技术进行农田土壤水分大面积动态监测与预示土壤墒情、确定农业生产春耕时间、

3、补偿灌溉管理和评价报研究,目前还不多见,因此它是一项世界性研究难题之[10～14]产量高低的重要参数[1～2]。土壤水分状况的监测历来受到一。本文研究了黄棕壤含水量与光谱反射的相关关人们的重视,但传统的观测方法,如取土烘干法、中子水分仪系,确定了多光谱辐射仪诊断土壤水分状况的敏感波段,并法及张力计方法等均是以点测量为基础,它们都存在着较大且拟合出各个敏感波段土壤反射率与含水量的模式方程,以的取样误差。土壤是含多种成分的复杂的自然综合体,土壤期对由TM遥感影像反演土壤含水量,为监测黄棕壤分布区光谱受土壤母质、有机质、水分等多种复杂因素的影响,在母土壤水分状况提供科学依据。质等其他因素固定的

4、情况下,土壤光谱受土壤水分的制约比1实验方法较明显。不同土壤类型随水分变化稍有差别,一般随土壤水分的增加而反射率降低,这为用遥感方法探测土壤水分提供1.1试验区概况[3]了可能。早在1965年,Bowers等就发现裸地土壤湿度的试验设在句容市黄梅桥镇杨一组(E119°07′13″,N31°59′增加会引起土壤反射率的降低,这成为后来利用遥感方法进25″)。句容市属北亚热带中部季风气候区,温、光、水资源比[4]行土壤水分遥感监测研究的理论依据。1973年日本学者较丰富,境内有山、丘陵起伏,地形地貌复杂,形成了各种不在札幌研究了5种土壤的反射率,建立了蓝波段和绿波段的同的成土母质。据全国第二

5、次土壤普查的结果,句容市共有[5]胶片密度和土壤含水量的多元回归方程。Robinove等用六大土类:水稻土、潮土、黄棕壤、石灰岩土、紫色土、红砂土。Landsat-MSS的反照率对美国犹他州西南沙漠试验区进行其中黄棕壤占整个土壤面积的49.51%,是该地区面积分布连续4年的监测,结果发现反照率的增减与土壤水分的高低较广的一种土壤类型。本试验选择5块面积约为5m×5m[6]关系密切。Henrickson用多时相的NOAA/AVHRR的可的裸露黄棕壤作为观测采样区。从2003年8月3日到9月见光-近红外影像对埃塞俄比亚1983—1984年的干旱进行22日,每间隔一周左右在这些观测区选择有代表

6、性的点测[7]监测,取得了满意的结果。印度国家遥感局则利用1984定土壤光谱反射率和含水量。年和1985年的MSS和TM资料的NDVI指数评价了安得1.2光谱数据采集拉那邦的土壤干旱程度。加拿大、英国和美国学者都曾进行土壤光谱数据测量采用美国CROPSCAN公司研制的便过土壤水分监测和旱情方面的遥感研究,取得了一些阶段性携式多光谱辐射仪(Multi-spectralRadiometerMSR-16R),[8～9]的研究成果。刘培君等采用土壤水分光谱法,针对干扰光谱范围460～1650nm,该仪器性能稳定,各个波段的中心土壤水分遥感的植被覆盖问题,利用遥感估算光学植被盖覆波长及带宽见表1。

7、为了获得稳定的光谱反射率数据,测量度,像元分解法提取土壤水分光谱信息,以TM数据为桥梁,选择在晴朗、无云、无风的天气进行,时间控制在北京时间的收稿日期:2004-01-11修订日期:2004-02-09基金项目:国家自然科学基金重点项目30030090、“863”项目2001AA245013和中国科学院知识创新工程重要方向项目K2CX2-404资助。作者简介:吕雄杰,男,(1977～)在读硕士研究生,主要从事农业遥感应用方面的研究。