基于极化雷达的裸露地表土壤水分反演研究

为准确、快速提取大范围裸露地表土壤水分空间分布,以河套平原巴彦淖尔市杭锦后旗陕坝镇灌区土壤水分四极化精细模式雷达监测为例,研究基于RADARSAT-2数据土壤水分提取的技术与方法,选择AIEM模型作为研究区裸露地表土壤水分反演模型的基础,建立适合河套灌区裸露地表土壤水分微波散射的经验模型。应用经验模型对河套灌区地表水分进行反演研究并与实测数据进行相关性分析。结果表明极化组合VV-VH的相关程度高达0.931 1,经验模型能够满足土壤水分监测的需要,优于传统土壤水分分类方法,促进了极化微波遥感在土壤水分监测中的开拓应用。     

秦王川灌区土壤水分特征曲线及适宜灌水定额确定方法探讨

土壤持水特征是能量法研究土壤水分运动规律的基础，对土壤水分有效性的研究及灌溉制度的制定也有重要意义。秦王川灌区是我省一新建灌区，目前尚无灌溉试验资料可利用，所以灌溉制度只能参照相邻灌区确定，无法做到合理用水和节约用水。本文在对秦王川灌区12个典型点土壤水分特征曲线室内测试的基础上，通过对试验结果进行回归分析，提出了不同质地土壤，不同干容重情况的水分特征曲线经验公式。利用经验公式确定了制定灌水定额的两个重要水份常数：毛管断裂含水量和田间持水量。以0．8m为计划湿润层深度计算灌水定额，结果表明：粉砂质粘…     

基于SWAT模型的五化灌区灌溉用水效率评价

南宁市五化灌区是广西典型的平原代表灌区。通过构建五化灌区SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式农业水文模型,探究其在灌区水管理措施下的水文循环规律,并对灌区尺度灌溉水均衡及水分生产率进行分析与评价。结果表明,研究区丰水年灌溉量小,枯水年灌溉量大;作物产量沿着主渠道北侧分布向北有减少趋势;该区域降水融雪对土壤水分的补给占主导作用;灌溉水分生产率主要表现为逐渐下降且趋于平稳,且研究区域边界的灌溉水分生产率较大,而研究区域中部的较小;作物水分生产率与总流入水分生产率随时间增长无明显变化,且两者的空间分布与作物产量空间分布相似。     

基于HYDRUS模型不同灌水模式下土壤水盐运移模拟

以田间试验为基础,应用饱和-非饱和土壤水分及溶质运动理论,利用HYDRUS-1D/2D数值模型对内蒙古河套灌区不同灌水模式下土壤水分、盐分运移规律进行数值模拟,分析了不同灌溉条件下的水盐运移状态,并将模拟结果与田间试验实测结果进行对比分析。研究结果表明,在相同灌水定额下,100cm土体内沟灌条件下生育期土壤盐分含量平均值比畦灌条件下土壤盐分含量平均值降低24.4%,沟灌可以有效控制土壤盐分的累积。利用HYDRUS模型对土壤水盐运移的模拟结果能够为灌区的水盐管理提供科学依据。     

基于地理信息系统的灌区作物耗水规律研究

建立一个以区域研究和信息服务为目标的农业专题信息系统和区域信息系统，对推动农业技术的发展有着重要的应用价值和现实意义。基于GIS工具平台，建立起面向专业技术人员的专用系统工具，适用于灌区降水资源监测评价、作物种植比例及灌溉制度的分析研究、土壤水分湿度的监测分析、小网格资源推算与产品制作、作物耗水特征成果演示等的研究。     

基于PDI的湖北漳河灌区土壤含水量遥感监测

选择湖北漳河灌区作为研究区域,利用经过大气校正的Landsat ETM+近红外(NIR)、红光(Red)波段反射率建立NIR-Red光谱特征空间,计算垂直干旱指数(PDI),并与5~20 cm实测土壤水分数据相比较,结果表明:模型观测值与实测土壤水分的相关系数为0.76,其变化曲线和实测土壤水分变化趋势保持一致。NIR-Red光谱特征空间法具有比较明确的生物物理意义,能够反映地表覆盖、水热组合及其变化。建模简单实用,易于操作和获取,适宜于在南方湿润地区土壤水分快速监测中推广应用。     

等级秩序克里格法在位山灌区土壤墒情分析中的应用

通过大量的位山灌区田间实测土壤含水量资料,采用等级秩序克里格插值方法研究土壤水分的空间分布格局。由于该方法存在平滑效应,使得等级秩序克里格的估计结果无法与样本数据所表现出来的统计特征和空间分布结构相一致。采用一种后处理算法来修正等级秩序克里格的平滑效应,并将其应用于位山灌区农田土壤水分的空间估计。结果显示．该方法能够还原含水量样本数据的真实空间变异特征。     

采取多种方式节水实现灌区水资源有效利用

平山县灌区采用节水改造，提高灌水技术水平，实施跨流域（跨区）调水，使用高新节水技术，调整农业种植结构，调整水费价格等多种方式，实现灌区区域水资源可持续利用。     

内蒙古主要农田土壤水分变化规律与供水分析

利用三个点实际观测资料，对内蒙古主要灌区主要作物农田土壤水分的时空变化规律进行分析，阐述农田土壤水分季节变化的4个时期和垂直变化的4个层次，提出了不同时期主要农田的水分亏缺情况及供水意见。     

不同土壤质地的土壤含水率的空间变异性

本文以头屯河灌区农十二师头屯河农场试验区为依托开展试验研究,采用经典统计学和地统计学方法,通过分析膜下滴灌棉田土壤水分空间变异规律,建立其土壤水分空间变异的结构模型。结果表明,不同土壤质地的条件下,膜下滴灌棉田土壤含水率的空间结构性不同;粘土土壤含水率的随机因素带来的空间变异性大于壤土的。     

黄土高原水土流失的地质环境研究

黄上高原水土流失具有明显的地区差异，但从地质构造来看，多为第三纪或中生代晚期形成的一些构造盆地，早期接受堆积，第四纪地壳运动上升而成为受侵蚀地区。岩性决定着地表的抗蚀性和对水分的保蓄能力，新构造运动为流水侵蚀提供了潜能，二二者共间作用，构成影响水土流失的地质背景及内力地质作用的地位。由地质环境的分析表明，水土保持应主要着眼于两个方面：一是改变地表的抗蚀能力和对水分的保蓄能力；二是改变地表的坡度，减小水流的能量。对此提出了相应的水土保持措施。     

基于土壤含水量模拟的干旱监测指数研究

以山西省汾河流域为例,采用水量和能量平衡原理的VIC模型模拟了区域内径流和土壤含水量的变化过程,并构建了土壤干旱指数进行实例研究。结果表明:建立的VIC模型能够较好地模拟研究区站点的径流和土壤含水量的变化过程,基于土壤含水量模拟的土壤干旱指数与实际干旱的发生具有较好的相关性,土壤干旱指数物理意义清晰,能较好地刻画区域干旱在时空上的发生、发展及结束过程,对区域干旱监测具有一定的应用价值。     

黄河流域农业干旱特征研究

本文以作物根系层土壤含水率为基础建立了作物干旱指标模型，并综合考虑作物不同生育阶段水分条件对作物的影响，引进敏感系数，建立了干旱等级模型，研究了黄河流域干旱的地域性，季节性，持续性等特征，并对黄河流域区域干旱进行了分析。     

土层水量平衡模型在土壤墒情预报中的应用

针对宁夏项目区的实际状况,运用土层水量平衡模型来预报当地土壤墒情,发现该模型计算所得的土壤含水率与实测值比较符合,且应用时具有所需信息量少、实用性强和操作方便等特点。     

土壤墒情自动测报系统设计与实现

为实现对农业干旱的自动监测与评价,水能资源利用关键技术湖南省重点实验室和中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司结合自动化控制理论,设计了一套以土壤墒情传感器作为土壤含水量测量传感器、以遥测终端机作为监测数据自动采集的核心、以GPRS通信作为数据传输方式、以太阳能供电作为电源系统的土壤墒情自动测报系统,实现了土壤墒情数据的自动采集、传输等功能。该系统为全自动控制系统,通过布设合理的监测站网,可实现区域土壤墒情连续、实时监测,为区域抗旱防旱决策提供强有力的数据支撑。     

Evaluation of Multiple Satellite-Based Soil Moisture Products over Continental U.S. Based on In Situ Measurements

Measurements of soil water content are of great importance for climatic researches and hydrological applications. Satellite remote sensing techniques have provided convenient access to global soil moisture data at high temporal resolution. The evaluation of remotely sensed soil moisture products from multiple sensors are fundamental for understanding the quality and usefulness of the products and are helpful for the improvements of the retrieval algorithms. In this study, we evaluated four satellite-based soil moisture products against two in situ networks over continental U.S. These products are the Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS), the Advanced Microwave Scanning Radiometer for the Earth observing system (AMSR-E), the Fengyun-3B/Microwave Radiation Imager (FY-3B/MWRI), and the Essential Climate Variable (ECV) soil moisture products. The evaluation results show that the temporal characteristics of ECV and SMOS soil moisture products are consistent with those of in situ measurements. Larger errors and bias exist in AMSR-E and FY-3B/MWRI over the study region. In general, the ECV product performs the best comparing with other products. Therefore, the ECV product is recommended in regional hydrological applications and water resource management over the continental U.S. for its good performance in absolute values and soil moisture anomalies.     

土壤墒情自动化监控系统研究

土壤墒情自动化系统可为节水灌溉及排涝抗旱工作提供强有力的技术支持,将产生较大的社会与经济效益.对在作物生长过程中起关键作用的土壤湿度、降雨量、地下水水位等因子进行采集,并对作物的实时生长情况进行视频监控.在此基础上,通过构建计算机信息平台,对监测采集的数据进行存储计算.根据收集的土壤含水量数据信息,建立灌溉智能决策系统,通过开发基于B/S结构的系统网站访问模式,实现土壤墒情自动化监控.     

基于区域特征相似度的微波土壤水分反演结果可信度评价

微波遥感反演土壤水分的精度评价,一般通过选取有限数量采样点的地表实测土壤水分数据与反演值进行比较,实际上只能反映局部采样区的反演精度。本文提出了微波反演土壤水分中一种可以评价整个研究区反演土壤水分可信程度的方法。首先选择采样区的实测土壤水分数据和地表粗糙度数据,通过多元回归统计拟合得到土壤水分反演经验方程,对整个研究区进行土壤水分反演;然后从TM和SAR数据中通过反演和提取,选择影响土壤水分的10个因子(土壤湿度、地表温度、NDVI、土壤质地指数、地形指数、雷达入射角以及Landsat TM的b3、b4、b5、b7共4个波段),采用主成分分析法(PCA)筛选提取主成分,将前3个主成分合成为RGB影像;再使用分水岭算法分割包含前3个主成分的RGB影像,得到一幅分割区域图;最后计算各分割区域的6维特征向量(土壤湿度、地表温度、NDVI、土壤质地指数、地形指数、雷达入射角)与反演时选择采样区的特征向量间的马氏距离,得到区域特征相似度数据集,基于该数据集计算反演结果可信度。以此为基础,利用2008年甘肃黑河地区的ENVISAT ASAR双极化数据(VV、VH)和实测土壤水分数据进行土壤水分反演并评价反演结果的可信度,同时使用反演区域中多个采样区土壤水分实测数据和确定系数(R2)评价反演精度,对比可信度和R2,表明提出的反演可信度可以有效反映土壤水分反演精度。     

区域农田土壤水和氮素行为的模拟

本文以华北平原为研究区域,根据第二次全国土壤普查资料，应用地理信息系统的方法(ARC/INFO)，研究了土壤类型的区域分布，并得出了以72个典型土壤剖面为代表的华北平原土壤类型分布的概化图。通过对作物生长发育参数、土壤和气候资料的简化处理，将土壤水、热、氮联合模拟模型应用于区域农田土壤水、氮素行为的模拟计算。结果表明，通过模型计算与地理信息系统相结合，便于评价不同水氮管理、不同降雨年型条件下区域农田土壤水、氮素行为。通过以中等水氮处理为例的计算，评价了不同降雨年型所得到的水分利用效率(WUE)和氮素利用效率(NUE).区域内WUE明显在干旱年型下最高，湿润年型下最低，而NUE的规律相似但不太明显。各指标在区域上分布有一定的规律，与气候分异和土壤类型分异密切相关。     

北方干旱地区土壤墒情预测模型

为满足农业生产的需求,利用邢台市土壤墒情监测资料,对墒情预报模型参数进行分析计算,建立了适合于该区域的土壤墒情预报模型,最后用实测数据来检验模型的准确性.该模型可对土壤含水量、灌溉时间和灌溉定额进行预报,通过实际检验,模型能满足本区域土壤墒情预报的需要.