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。     

基于温度植被干旱指数的黄河源区土壤表层含水量反演

为了对黄河源区的土壤表层含水量进行反演与时空分析,利用黄河源区2006年第65—321天MODIS温度和植被指数产品数据,计算了温度植被干旱指数(TVDI),构建了不同像元尺度窗口的LST/NDVI斜率与实测表层土壤相对含水量之间的线性关系,比较了不同尺度像元窗口的拟合效果。分析结果表明:9×9像元窗口的拟合效果(回归系数R2为0.65)优于其他像元窗口尺度;季节尺度的拟合精度(回归系数R2为0.76)优于长时间序列的拟合精度;夏季模拟值与实测值的均方根误差为0.09,模拟精度满足实验要求,可用于黄河源区短时间序列的土壤表层含水量反演。     

遥感Penman-Monteith模型中土壤含水量与土壤蒸发的关系

土壤含水量是影响土壤蒸发的重要因素,分析土壤含水量变化对土壤蒸发的影响,对水资源管理有积极作用。遥感Penman-Monteith(P-M)模型是利用遥感手段进行蒸散发模拟的重要方法,且能分别对土壤蒸发和植被散发进行计算。利用遥感P-M模型对望都站的蒸散发进行模拟,并结合地表土壤含水量数据分析了土壤含水量变化对模型参数及土壤蒸发的影响。结果表明:(1)遥感P-M模型对望都站蒸散发取得较好效果,纳什效率系数(NSE)为0.559;(2)土壤含水量变化与遥感P-M模型的土壤蒸发系数间具有不确定性;(3)在本研究的模拟期内,与植被散发相比,土壤含水量变化与土壤蒸发间的一致性更强。     

考虑人类活动用水的土壤含水量神经网络反演

为在利用神经网络对地表土壤含水量的模拟中,实现对降水等天然要素和人类活动用水的综合考虑,以MPDI(modified perpendicular drought index)作为人类活动作用下的地表干湿状况指标,结合传统的天然要素构建土壤含水量神经网络模型,对河北省2018年地表土壤含水量进行了模拟.结果表明:考虑MP...     

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。     

基于TVDI指数的隐伏断层识别

隐伏断层受第四系残积物富集及土壤覆盖层影响,光学遥感方法无法直接识别,骊山山前断裂地处秦岭北麓,受第四系及植被等覆盖严重,因此探讨应用热红外遥感中地温反演方法识别提取隐伏断裂。活动断裂经过区域表现为陆地表面温度升高、植被覆盖率增高、土壤湿度增大等特征。基于TVDI指数计算方法,获得TVDI影像,结合上述3个特征,对结果影像进行分析得出影像中的相对低值区即为负异常区,间接指示断层存在的可能性。综合上述方法,分析研究区域反演结果影像,秦岭北麓区域存在较为明显的相对低值区域（负异常区）。通过野外验证该线状相对低值区域（负异常区）与骊山山前断裂走向重合。结果表明TVDI指数方法在隐伏断层识别提取中具有良好的应用价值。     

基于全极化雷达数据反演夏玉米覆盖农田表层土壤含水量

基于RADARSAT-2全极化C波段雷达数据和野外实测数据,建立了不同极化方式的后向散射系数与夏玉米植被含水量的响应关系,获得了山东禹城夏玉米覆盖区域农作物含水量。在此基础上,对＂水—云模型＂的参数进行了修改,从总的极化雷达后向散射中去除了植被影响,获取了土壤组分的后向散射系数,从而能够通过雷达多极化数据得到表层土壤含水量。结果表明：夏玉米植被含水量观测值与VH、VV后向散射系数的相关性均达到显著水平,相关系数分别为0.86和0.79,VH极化优于VV极化;在RADARSAT-2四种极化方式下,VV极化下的＂水—云模型＂理论计算的误差平方和最小,是研究区表层土壤含水量反演的最优极化方式。     

植被覆盖对光学影像反演土壤含水量的影响分析

为了获取植被覆盖对光学影像反演土壤含水量的影响,选用归一化植被指数(NDVI)表示植被覆盖度水平,以垂直干旱指数(PDI)或修正垂直干旱指数(MPDI)线性回归土壤含水量的光学影像反演方法为例,基于2018—2020年哨兵2号卫星影像,利用河北省地面土壤含水量实测数据,对不同植被覆盖水平下土壤含水量反演精度进行评价,探讨植被覆盖对土壤含水量反演精度的影响。结果表明：(1)在NDVI≤0.13时,PDI的反演精度略优于MPDI反演精度,MPDI对PDI的修正作用不明显;(2)在0.13<NDVI≤0.30时,PDI仍能够达到较好的精度,但MPDI可以明显提高精度;(3)当0.30<NDVI≤0.59时,PDI反演精度较差,修正后MPDI能够显著提升精度;(4)在NDVI>0.59时,修正后的MPDI也无法得到满足要求的精度。可得出结论：当NDVI≤0.59时,光学影像可反演得到精度尚可的土壤含水量反演结果,通过一定的植被影响修正方法,可改善反演精度;当NDVI>0.59时,即使采用修正方法,基于光学影像难以得到满足要求的精度。     

SWAT模型土壤物理属性数据遥感 反演建库研究

针对秦淮河流域以水稻土为主的研究区域，探讨在湿润条件下SWAT模型土壤物理属性数 据库的建立。将现有的土壤质地资料，通过插值计算，转化成美国制土壤质地。在此基础上率定研究 区土壤的相关水文特性，针对研究区水田的管理措施划分其土壤的水文学分组。通过对研究区遥感图 像进行反演计算，较为准确地反应特定时段下研究区域的地表反照率，为SWAT模型在大面积研究 区域中的应用提供了便捷的可行手段。     

湘中地区干旱预报模型及应用--以双峰县为例

以现有的降雨、蒸发资料为依据，假设未来的降雨、蒸发，通过模型计算，输出未来逐日土壤含水量，作为干旱预报的依据，判断现有及未来的干旱状况，作为指导农业生产和水利工程供水的依据。     

河北省旱情（墒情）监测实践与改进建议

针对河北省近年来旱情监测工作中人工墒情信息采集效率低、面状监测能力欠缺、试验站网不足、自动墒情外置监测设备安全性差、自动墒情监测设备准确度低等问题，结合旱情（墒情）监测工作实践及相关墒情监测规划和最新科技进展，提出了普及自动化监测、增加遥感监测、增设旱情试验站、便携式信息采集替代固定外置式信息采集、提高自动监测设备市场准入等改进建议，为进一步做好抗旱减灾工作提供参考。     

基于遗传优化神经网络的多源遥感数据反演土壤水分

为快速反演较高精度土壤水分,提出用遗传算法优化后的神经网络辅以多源遥感数据的方法进行地表土壤水分反演。首先建立4层神经网络并用遗传算法优化此网络,之后以雷达数据不同极化(VV、VH、VH/VV)的后向散射系数、雷达入射角、光学数据的归一化植被指数(NDVI)、以及高程数据作为网络的输入,土壤水分数据为输出,对网络进行训练与仿真,再运用地表实际测量数据与反演数据做对比验证。结果表明:反演结果与实际测量数据相关性良好,R2可达0. 79。采用遗传算法对神经网络优化的土壤水分反演方法可行,且添加光学数据等辅助数据后土壤水分反演效果更优,为多源遥感土壤水分的协同反演研究提供新思路。     

基于多波段遥感数据的库区水深反演研究

遥感反演是一种水深量测新方法,应用在库区水深量测对水库运行调度、库区淤积研究等均有着积极的作用。针对统计相关分析法中单点量测水深值代表遥感像元对应水深值这一缺陷,本文提出使用同像元多测点数据表征像元对应水深值的方法。以内蒙古海勃湾水库为研究区域,通过表征水深值与各波段组合的相关性选取水深反演因子,建立线性、二次、指数3种形式15组双波段模型与5组不同个数反演因子的多波段模型,从中遴选出较优的5个反演模型,使用未参与建模的检查点样本进行模型精度检验,通过检验结果进行模型比对。结果表明:海勃湾水库水深反演最优反演模型是由12个反演因子建立的多波段反演模型,其平均绝对误差为0.68 m,占平均水深的13.59%。结合遥感周期短、成本低的特点,该方法在一定程度上可以应用于实际,但泥沙含量大与靠近陆地的水域水深反演效果较差。     

基于DPSIR-TOPSIS模型的河北省水资源承载力评价及障碍因素研究

水资源承载力评价是了解水资源发展水平的关键,在水资源可持续发展中具有重要作用.基于DPSIR概念模型选取14个指标构成评价体系,采用熵权TOPSIS方法和障碍度模型对河北省2010-2017年水资源承载力进行分析研究.结果 表明:2010-2017年河北省水资源承载力水平呈上升趋势;从分类指标来看,除影响子系统承载力水...     

区域土壤含水率遥感监测分析方法研究进展

土壤水分是陆地表面参数化的一个关键变量。遥感技术为大面积动态监测土壤水分提供了可能。简述了热惯量法、作物缺水指数法、植被指数距平法、微波遥感法、高光谱法五种目前为止比较成熟和广泛应用的土壤水分遥感监测方法和模型,并进行了优缺点分析。     

气象因子和土壤水分变化对河北省夏玉米产量的影响

利用国家农业气象站河北省10个站点2001年-2010年的农业气象、夏玉米产量和农田土壤湿度等资料,采用线性回归分析等方法,研究了河北省夏玉米产量与降水量、积温及土壤湿度之间的关系。结果表明:多数站点夏玉米产量与降水量、积温、土壤相对湿度呈正相关关系。在夏玉米生长季节内当降水总量为250～450mm、积温大于2 200℃、土壤相对湿度大于田间持水量的70%时,河北省玉米产量可达其最高产量的70%以上。若降水量低于250mm,需通过灌溉补充土壤水分,以保障玉米产量。     

基于IPAT模型的河北省灰水足迹分析及预测

河北作为京津冀发展圈的重要组成部分,水质水量问题突出,因此迫切需要对其水量和水质进行研究。基于农业和工业生活两部分,选取N肥、P肥、COD为关键污染物,以水环境最大允许容量为依据,计算了河北省2004—2015年的灰水足迹,并以此为基础,对2030年单位产值造成的灰水足迹进行了预测。结果表明:(1)12年间河北省灰水足迹呈现先上升再下降的趋势,农业灰水足迹以N肥为最关键污染物,随着化肥总量和平均施肥水平的增加不断增长,年均增长率0.87%;(2)工业生活灰水足迹总体呈现增长趋势,阶段内呈现下降趋势。以2011年为界,河北省灰水足迹从由农业灰水足迹决定转变为由工业生活灰水足迹决定,且工业生活灰水足迹和第三产业产值的相关性较强;(3)通过IPAT模型分析发现,农业灰水足迹除2004,2013,2015年外,其他各年份可持续性均较差,2004—2010年工业生活灰水足迹的可持续性好于2011—2015年。未来若按照现有水平继续发展,到2030年河北省单位农业产值造成的灰水足迹将下降为0.05 m~3/元,单位工业生活产值造成的灰水足迹将下降为0.006 m~3/元。     

水资源评价方法及决策分析研究——以河北省唐海县为例

采用水污染指数评价法和供需平衡分析法对某地区水资源的水质及水量进行评价,发现当地水资源存在的问题,采用水环境承载力决策分析法找出解决当地水资源问题的最佳方案,并以唐海县为例,得出水质情况较好,对待唐海县水资源应采取综合策略方案。