土壤墒情监测方法综述.pdf

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1、第6期总第240期农业科技与装备No．6To“No．240兰Q!兰±鱼塑垒延!坐!坚堡墅竺坚呈垒!竺里堕里91竺毂兰盟里g旦iP翌竺坐：II翌：兰Q!兰土壤墒情监测方法综述吴金亮1，单丽佳2(1．沈阳农业大学水利学院，沈阳110866；2．营口市老边区老边水利局水政监察大队，辽宁营口115005)摘要：干旱监测的主要方法包括土壤含水量的中子仪测量法、TDR测量法、湿度计法、称重烘干发法以及几种卫星遥感监测方法等。对各类干旱监测方法存在的问题和发展趋势进行探讨，并提出加强我国干旱遥感监测技术研究的建议，为我国农业旱

2、情监测提供一定的帮助。关键词：土壤墒情；干旱监测：遥感中图分类号：X171文献标识码：A文章编号：1674一116l(2014)06—0065—04干旱是指因天气久晴无雨或少量降雨、土壤中水分缺失、空气干燥等而引发的农作物枯死、人畜饮水不足等现象。从天气影响角度考虑，干旱还应包括高温、热浪天气和干热风等。干旱是全世界面l临的重大自然灾害之一，而中国也是受旱情灾害影响较大的国家，主要体现在危害中国农业上。我国每年农作物平均受旱耕地面积达0．20亿hm2，成灾耕地面积达0．08亿hm2，作物减产达100。150亿kg

3、，经济损失达2000多亿元。农业干旱灾害面积受年际及季节变化影响较大。通常情况下，将年总降水量小于200mm的地区定义为干旱区域，年总降水量在200～500mm之间的地区定义为半干旱区域。目前用于土壤干旱和水分监测的方法主要有常规地面监测和卫星遥感监测两种。常规地面监测是利用地面监测站将各监测点形成网络．实时对地面土壤湿度等情况进行监测记录．常见测量方法包括中子仪测量法、TDR测量法、湿度计法、称重烘干发法等。卫星遥感监测则借助于卫星传感器与遥感信息相结合，从而达到大面积监测。常用测量方法有作物缺水指数和主动、被

4、动微波法．特征波段空间法．基于多光谱数据信息的热惯量方法，以及垂直干旱指数法等。2干旱监测方法2_1传统的土壤含水量测量方法传统土壤含水量测量方法主要包括野外烘干称重法、光学测量法、张力计土壤法、驻波比法、中子法、电阻法、^y一射线法、时域反射法、TDR法等。我国大部收稿日期：2013—05—26作者简介：吴金亮(1987一)，男，辽宁营口市人，硕士研究生。主要从事数字水利与水利信息化研究。分气象站测定土壤水分采用的是烘干法，少部分地区采用中子法、TDR法等自动测站。野外烘干称重法是直接测量土壤水分含量的有效方法

5、，在数据精度上优于其他方法，但费时费力，时效性较差，且连续取样会损坏当地土壤结构。基于辐射原理的中子法和7一射线法因其危害人体健康而被国外弃用，在我国也很少使用。张力计土壤法的取样对象为基质势，与其他测定土壤含水量的方法相结合，可测定土壤水分特征曲线。电阻法的标定过程较为繁琐，且随着时间的推移其结果很快失效，加上测定精度较低，测量范围也存在一定的限制，因此基本上已被淘汰。光学测量法具有非接触的优势，但适应性低，易受土壤变异性影响，应用前景并不乐观。TDR的优点是测量速度快、操作简便、精确度高(能达到0．5％)、可

6、连续测量，既可测量土壤表层水分、也可用于测量剖面水分，既可用于手持式的实时测量、也可用于远距离多点自动监测．测量数据易处理。近20a来，基于测量土壤介电常数的方法与其他方法相比．在测量精度和实时性上更具优势，在操作上更加方便灵活，已成为国内外广泛使用的一种土壤水分测量方法。2．2遥感干旱监测原理及方法遥感影像的植被相关信息主要通过植被冠层与叶片光谱特性及差异变化来获得．不同光谱特性波段所读取的植被信息与植被不同波段信息或某些特征状态存在不同的相关性。研究表明，在可见光波段与近红外波段，土壤含水量与其反照率密切关联

7、．两者协同变化，水量较高的湿土比干土的反照率高。为此，可通过遥感影像在可见光和近红外波段的反照率差农业科技与装备2014年6月异来计算土壤水分。此外，地表反照率还与土质种类、地表纹理、地表起伏、遥感影像太阳入射角以及植被、作物覆盖程度等因素相关。通常采用几个波段值组合的形式来反演土壤水分，这样可以去除土质类型不同等因素的干扰。微波遥感是指借助传感器来接收微波信号，这些微波信号主要来自地面上各类物体的发射或反射作用，并从信号中研究出有价值的内容。利用遥感进行土壤水分监测时，微波对水成分存在明显的感应能力．这就使遥感

8、监测成为测定土壤含水量的较为合理的方式(包含主动方式和被动方式)。主动微波遥感主要测量土壤的后散射参量．而土壤粗糙度和介电常数可以决定土壤后散射参量．土壤湿度决定介电常数，因此土壤墒情可以较好地反演出来。被动式微波遥感的传感器接收来自地面物体自身辐射的微波，而这些微波土壤湿度由计算出的土壤亮温来反演得到．介电常量和热量共同评测出土壤亮温．介电常量与温度和土壤含水量关联．因