应用AMSR-E微波遥感数据进行土壤湿度反演

为了有效解决大尺度区域土壤水分时、空间变化监测问题，在总结了被动微波遥感反演土壤湿度规律的基础上，基于先进的AMSR—E星载被动微波遥感数据，提出了利用双谱模型计算土壤表面发射率的计算方法．首先需要由双站散射系数计算反射率和发射率，然后应用人工神经网络反演土壤湿度，实现了在随机粗糙面状况下基于被动微波遥感的土壤表面水分反演，并在实验区进行了成功的应用．结果表明：其成果对于利用星栽被动微波遥感反演土壤湿度具有一定的推广意义．     

Inversion of dielectric constant and moisture of bare soil surface from backscattering coefficient

An inverse method of dielectric constant and moisture of bare wet soil surface from backscattering coefficients is presented, which is based upon the small perturbation model of electromagnetic wave scattering from rough surfaces and the empirical and dielectric mixing models of wet soil. Some sets of curves which describe the relation between the moisture of soil and the ratio of like polarization backscattering coefficients σvv and σhh are obtained, and some principles on how to choose the incident frequencies and the incident angles of the electromagnetic wave are given Analysis and calculation show that the mam advantage of this inverse method is its efficiency and simplicity.     

小麦S波段多层后向散射模型

针对麦穗出现后小麦生长期的微波散射特性,基于矢量辐射传输理论（VRT）,建立了小麦S波段多层后向散射模型。模型把小麦冠层划分为麦穗层、麦秆叶层和土壤层,并基于能量守恒的矢量辐射传输理论,对电磁波强度的反射、吸收和传输进行了分析,采用5项后向散射贡献构成冠层总后向散射。模型的解析首先采用先进积分方程模型（AIEM）对土壤粗糙面的后向散射进行模拟,然后利用消光矩阵和相矩阵分别计算散射能量的衰减和散射方向的变化,最后利用Mueller矩阵获得最终的解析解。该文选用2011年川西实验场测量的小麦S波段散射数据对构建的模型进行验证与分析,模型的模拟值与实测值吻合较好。研究结果表明麦穗出现后对小麦冠层后向散射影响较大,建模时有必要单独考虑麦穗的影响。     

毛乌素沙地中部不同类型沙丘土壤水分分布特征

通过对位于毛乌素沙地中部的乌审旗地区进行实地考察采样和室内试验测试分析, 研究了裸露流动沙丘、灌木覆盖沙丘及乔木覆盖沙丘在迎风坡、背风坡和丘间洼地3种微地貌类型下0~4 m深度内土壤水分的变化及分布特征。结果表明:灌木覆盖沙丘和乔木覆盖沙丘微地貌平均土壤含水量从大到小依次为丘间洼地、迎风坡、背风坡;裸露流动沙丘丘间洼地平均土壤含水量较高,但迎风坡和背风坡平均土壤含水量变化无明显规律;不同类型沙丘在各微地貌采样点不同层段土壤含水量变化差异明显,变化趋势不统一;同一沙丘微地貌条件下,植被对土壤含水量在垂向上的变化有较大影响,且灌木植被的影响大于乔木植被;迎风坡和背风坡土壤含水量表现为有植被覆盖的沙丘普遍大于裸露流动沙丘,而丘间洼地处浅层基岩的存在对土壤含水量的影响更大;有植被覆盖的沙丘土壤含水量与土壤黏粒和粉砂等细粒级组分呈明显的正相关关系,沙丘地表植被通过拦截空气中的粉尘提高了土壤黏土和粉砂体积分数,从而提高了土壤含水量。     

Study on thermal infrared emission directionality over crop canopies with TIR camera imagery

In order to investigate directionality of thermal infrared emission from crop canopies, a wide-angle thermal video camera (INFRAMETRICS) equipped with an 80?FOV lens was mounted on a small aircraft and used to acquire thermal imagery along several different flight traces. Accordingly, multi-angle directional brightness temperatures were acquired at different view angles for individual pixel. The flight experiment was carried out from January 1997 to October 1997 over a 5 kmx5 km flat agricultural area, located near Avignon, southeastern France.This paper presents results from analyses performed using these data including instrument calibration, radiometric correction, atmospheric correction, temperature temporal adjustment, geometric matching and registration of images. Results are presented for different thermal infrared emission patterns of different surface types including bare soil, wheat, maize and sunflower at different growth stages.     

Study on thermal infrared emission directionality over crop canopies with TIR camera imagery

In order to investigate directionality of thermal infrared emission from crop canopies, a wide-angle thermal video camera (INFRAMETRICS) equipped with an 80° FOV lens was mounted on a small aircraft and used to acquire thermal imagery along several different flight traces. Accordingly, multi-angle directional brightness temperatures were acquired at different view angles for individual pixel. The flight experiment was carried out from January 1997 to October 1997 over a 5 km×5 km flat agricultural area, located near Avignon, southeastern France.This paper presents results from analyses performed using these data including instrument calibration, radiometric correction, atmospheric correction, temperature temporal adjustment, geometric matching and registration of images. Results are presented for different thermal infrared emission patterns of different surface types including bare soil, wheat, maize and sunflower at different growth stages.     

作物生长条件下蒸发与蒸腾的模拟及土壤水份动态预报

以由能量平衡原理及边界层水汽扩散理论而导出的Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式为基础，确立了棵间潜在蒸发及潜在植株蒸腾的计算模式．建立了以作物根量分布为基础的根系吸水模型．结合实测资料，导出了棵间实际蒸发的经验模式．应用上述经验与半经验模型，结合非饱和土壤水份运移方程，对田间土壤水份动态进行了模拟与预测，其结果与实测结果拟合较好．     

气候变暖下黄河源区冻土变化的数值模拟

近40年来,黄河源区地温长期处于增温状态,多年冻土出现表层融化。冻土退化后,土壤含水率减少,导致寒区径流的变化。所以研究冻土为寒区水资源估算提供了重要的依据。利用土壤水分迁移方程和热传导方程,采用中心差分格式并在一定假设前提下建立起冻土水热耦合迁移数学模型。对黄河源区站点的冻融深度进行模拟,结果表明：计算值和近2 a冻土的上、下限实测值吻合较好。由此表明采用的数学模型和数值方法是合理、可信的,在此基础上讨论了土壤冻融过程的一般规律。     

基于遥感的土壤电阻率估算研究

以我国长江中下游的南京及其周边15个市（县）为例,采用野外测定、室内分析与遥感反演相结合的方法,开展了土壤电阻率估算研究.选用影响土壤电阻率的土壤水分、土壤温度、土壤可溶盐总量与土壤阳离子交换量等4个主要因子,遥感反演土壤水分和温度空间分布,以获取估算土壤电阻率所需要的主要参数;采用偏最小二乘二次多项式（PLSQM）模型对不同地表覆盖类型下的土壤电阻率进行估算,PLSQM估算模型的估算值与实测值的相关系数达到0.85,平均相对误差（MRE）为19.02%,均方根误差（RMSE）为7.79.结果表明,草地、农田、林地3种不同地表覆盖类型下土壤电阻率有明显差异,PLSQM模型实现了较高估算精度,具有较好的应用潜力.     

基于服务组链的Web服务组合方法

针对带有分支和汇合结构的并发服务组合问题,提出了一种Web服务组(WSC)模型。WSC模型除了能够描述多个前驱服务或多个后继服务同时需要被组合的并发组合关系和顺序组合关系外,还能保证被组合服务的可执行性。在此基础上,扩展基于服务链组合方法,提出一种基于服务组链的服务组合方法。该方法能够采用统一的方式处理顺序服务组合问题和并发服务组合问题。最后通过实验和实例证明了本文方法的有效性。     

土壤湿度的空间变异特征及尺度效应分析

基于遥感信息分析了土壤湿度的空间变异及尺度效应问题.利用多尺度遥感数据获得了归一化植被指数和地表温度,并基于此参数提取了干旱/半干旱地区的土壤湿度指数;基于分形理论,利用表面积计算方法,通过计算一系列不同尺度窗口像元的曲面面积,研究了三维曲面面积随尺度变化的规律,即定量描述了不同尺度遥感图像提取的土壤湿度指数值的变化特性,随着尺度的增加,驻点像元数减少,说明其空间异质性降低;并利用半变差函数研究了不同空间分辨率下土壤湿度的异质性特征.结果表明:空间分辨率越大,其整体空间异质性程度越小,与实际情况相符,说明利用分形几何学和地统计学方法分析土壤湿度指数的空间异质性特征是可行的.通过该研究可以有效地确定土壤湿度遥感监测的尺度,更好地了解区域尺度的土壤干旱程度及水资源情况.     

基于遥感数据的宁夏地区土壤水分反演方法比较

利用MODIS产品数据MOD11A2和MOD13A2获取地表温度(TS)、昼夜温差(DST)、归一化植被指数(NDVI)、增强植被指数(EVI),构建宁夏区域2005年4、7、10月逢8、18、28日TS-NDVI、TS-EVI、DST-NDVI、DST-EVI特征空间,根据TS-NDVI、TS-EVI、DST-NDVI、DST-EVI特征空间建立了温度植被干旱指数(TV-DI)、温度增强植被指数型干旱指数(TE-DI)、温差植被干旱指数(DTVDI)、温差增强植被指数型干旱指数(DTEDI),并以这些干旱指数作为土壤水分监测指标,反演了宁夏区域2005年4、7、10月的土壤水分.利用实测10cm土壤水分进行相关分析,结果表明DTEDI在宁夏土壤水分反演中表现较好,DTVDI表现略好.     

农业干旱监测指标研究进展

从传统监测指标和遥感监测指标两个方面对农业干旱表征指标进行了综述.传统农业干旱监测指标主要包括降水量指标、土壤含水量指标以及作物需水量指标等;遥感监测指标包含基于裸露地表和基于有植被覆盖地表的干旱遥感监测指标两大类.由于遥感方法具有大范围、宏观、动态监测的优势,目前得到了较为广泛的使用.未来农业干旱监测应建立广义的、适合于作物各时期的监测模型,并在此基础上对双层模型进一步简化.     

覆盖条件下田间土壤水分运动的数值模拟

将覆盖层简化为对水汽运移具有一定阻力的阻挡层，把水汽通过覆盖层的阻力考虑到蒸发强度的计算中，根据不同的覆盖量（３ｔ／ｈａ、６ｔ／ｈａ、９ｔ／ｈａ）、不同的生育阶段（苗期、拔节、灌浆－成熟期），建立了秸秆覆盖条件下表土相对蒸发强度（Ｅ／Ｅ０）与１０ｃｍ深度土壤含水率（θ）的经验公式．通过对覆盖条件下考虑作物根系吸水项的土壤水分运动的数值模拟，结果表明模拟值与实测值拟合较好     

陕西泾阳南塬黄土滑坡滑带土残余剪切强度特性

为探求陕西泾阳南塬高速远程黄土滑坡的复活机理,从大型黄土滑坡滑带采集原状黄土试样、古土壤试样(原状土),部分制备重塑试样(重塑土),进行不同体积含水率下的反复剪切试验,从而获得滑带土残余剪切强度指标与体积含水率、黏粒含量之间的关系。结果表明:原状土和重塑土的剪应力-位移曲线均为硬化型; 在不同的垂直压力下,原状土和重塑土的残余剪切强度差值变化较大; 当剪切强度达到峰值强度以后,随着剪切位移的继续增大,原状土和重塑土的残余剪切强度都有一定程度的损失,这种损失因垂直压力的不同而不同; 对同类土,通过反复剪切试验获得的内聚力和内摩擦角随体积含水率的增加而降低; 相关性分析表明,该区滑带土的黏粒含量较低,对残余剪切强度的内摩擦角影响很小,尤其是当天然体积含水率较低时,体积含水率的变化对残余剪切强度的影响远远大于黏粒含量的影响。     

基于有限体积法的地表径流与土壤水流耦合分析

为了考虑强降雨条件下地表径流对土体入渗的影响,将地表径流模型同土壤水流模型进行耦合分析. 采用Navier-Stokes方程模拟地表径流,采用Richards方程模拟土壤水流,2种方程均采用有限体积法求解. 在相同计算条件下,将耦合模型数值模拟结果与SEEP/W计算结果进行对比,以验证耦合模型的正确性,根据耦合模型计算边坡在强降雨条件下的入渗情况. 研究发现,在地表径流条件下,边坡坡顶和坡底水头相差较大,坡顶和坡底入渗深度存在明显差异,说明地表径流对土体的入渗有着较大的提高. 研究表明,随着地表径流的增强,土坡入渗强度提高.     

动力机器基础响应分析的波数法

根据地基中表面波的能流分布规律,提出利用面波的第一模态波模拟水平向传播波,而竖向传播波则采用半无限单元模拟。通过算例验证了该方法的可靠性和精确性。     

推土板切土角对干土壤动态行为影响的离散元模拟

根据液桥对土壤微观力学结构的影响,在传统离散单元法理论的基础上,建立了土壤颗粒接触非线性力学模型,并对不同切土角推土板前端干土壤的动态行为进行了离散元模拟。准确再现了实验室实验中切土角对板面前端干土壤动态行为影响的定性和定量结果,并通过离散元细观分析从土壤内部土壤颗粒运动合理解释了干土壤宏观形态的变化规律和影响因素。     

管道埋深对冻土区土壤温度场的影响

管道埋深对管道周围土壤温度场及管道的热力特性有重要的影响,埋深不同,相对应的管道周围土壤的温度场也不同。对埋深不同的埋地管道周围土壤温度场进行了数值模拟,并选用水热耦合模型和传热模型进行了计算。对通过两种模型得到的计算结果进行了分析。结果表明,埋深对埋地管道周围土壤温度场有一定的影响,水分迁移和冰水相变对埋地管道的温度分布也有一定的影响;埋深不同时,水分迁移和冰水相变对土壤温度场的影响也不同,管道埋深越浅,通过两种模型计算得到的相同点处的温度相差越大。为了得到更接近于实际的计算结果,应该考虑水分迁移和冰水相变,计算时应考虑水热耦合问题。     

Calculating soil moisture by remote sensing and analyzing hydrologic cycle process in the Yellow River basin

Soilmoistureistheprincipalformofwaterexistenceandalsothekeylinkofwatertransformationintheecologicalenvironment.Itisanessentialissueinthestudyonre-gionalwatercycletounderstanditslawduringwatertransformationandtosimulateitsdynamicmechanism.Nowadays,therearemanyresearchmethodsonsoilmoisture[1],suchas:applyingempiricalformulasandmathematicalstatisticsfrommeteorologicalandtopographicalfactorstocalculatesoilmoisture(includingenergybalance,aerody-namics,energybalance-aerodynamics,eddycorrelation);bas…