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1、全球遥感监测土壤水分技术水平标签:全球遥感监测传统的干旱监测方法只能得到少量的点上的数据,是基于测墙点 采样数据来监测干旱的程度及范围,这种方法其中应用最多的是气象 数据、水文数据和社会经济数据等等(这些数据最多也只能追溯到 100多年以前)加以运用各种指数来测定干旱,所用的方法也多是经 验方法或统计方法。再者,干旱的成因是很复杂的,影响干旱的因素很多,任何一 个因素的改变都可能导致干旱情况的不同,很多时候在一个地方能引 起干旱的条件在另外的一个地方可能不会引起干旱,在某个时期能引 起干旱的条件在另外的一个时期也不一定会引起干旱,所以干旱指数 的使用具有时域专一性和地域专一性。传统的干旱监测方
2、法对大范围的旱情监测和评估往往缺乏实效 性和代表性。遥感监测土壤水分技术通过建立土壤墙情与旱情管理系 统可获取大范围数据且获取周期较短,可实现面上的干旱监测,对旱 情的监测、评估和预警具有快速、及时、宏观等特点。20世纪60年代末、70年代初,美国就使用土壤水分仪研究了土 壤水分对反射率的影响,发现干燥土壤具有较高的反射率,并且土壤 水分含量达到吸湿极限之前,反射率几乎不变,然后随着水分增多, 反射率下降。70年代后期,美国逐步开展了土壤水分遥感监测研究,此后许 多国家也开始着手这方面的研究工作。80年代后期,遥感监测土壤 水分的工作得到了迅速的发展,监测手段多种多样,监测波段有近、 中、远等
3、热红外和微波遥感。日本为了研究大区域的土壤水分分布状况,用N0AA卫星资料, 采用热惯量模式,结合近地层小气候和地面热流量观测,以中国东北 部的吉林省为中心进行了区域土壤水分调查,取得了良好的效果;英 国、加拿大曾用N0AA-AVHRR资料的可见光和红外波段获得植被指数, 进行正常气候条件下农作物产量与干旱条件下农作物产量的比较评 估,并在加拿大西部地区旱情监测预报中发挥了作用。英国利用卫星SMMR与AVHRR图像数据比较的方法进行研究,在 旱情监测技术上得出了较好的结论,并在撒哈拉地区进行了实验;同 时也采用N0AA-AVHRR的可见光波段反射率SMMR37GHZ的极化差方法 进行旱情监测。
4、90年代后,随着遥感技术和地理信息系统的发展,干旱遥感监 测也得到了进一步发展,从单一的使用遥感资料到与农作物生长模型 相结合,与地理信息系统(GIS)相结合,监测模式也不断完善。澳 大利亚利用地理信息系统将遥感资料、土壤湿度、作物产量、经济和 社会信息等不同类型的数据结合起来,使干旱的评价更加客观。目前国内气象系统内,只有北方的省份通过传统的烘干法每旬测 定土壤墙情,对比来说浙江省内还没有开展长期的测定土壤墙情业 务。传统的烘干法由于需要取土样的原因,对土壤的结构会造成破坏, 而且不能够连续动态测定。利用土壤水分传感器法来组建地区级土壤 墙情网作为业务运行,浙江还没有相关报道。国内对遥感技术
5、用于干旱监测的研究,起步较晚,主要应用NOAA 卫星资料进行这方面的研究,发展迅速,成绩显着。根据地面植被覆 盖状况,从裸土、稀疏植被覆盖、部分植被覆盖和有植被覆盖等方面 采用不同的模型进行了研究。对裸土、稀疏植被覆盖以热惯量方法为 主展开了对地面土壤水分的监测研究,1987年刘兴文和冯勇进,利 用可见光一近红外多光谱航空扫描图像资料求算土壤热惯量,论证了 “真实热惯量”与地表反射率、日夜温差之间的非线性关系,并据此 编制了土壤水分图,用于土壤水分状况的监测和预报。1992年,田国良、杨希华等用热惯量方法建立试验区土壤表观 热惯量与土壤水分的关系,再用NOAA-AVHRR数字图像和气象数据相
6、结合的方法估算冬小麦地的蒸散,从而估算出土壤含水量,根据冬小 麦的需水规律和土壤有效水含量构造干旱指数模型;1994年,肖乾 广等用NOAA气象卫星资料研究用热惯量模式监测土壤水分,引入了 “遥感土壤水分最大信息层”的概念,建立了多时相的土壤水分监测 的累函数模型,其精度要高于线性模型。此后人们又研究了热惯量方 法用于不同试验区的参数研究,如陈怀亮等在使用热惯量方法时考虑 了地形和地面风速的影响,张晓煜在对宁夏的旱情监测中考虑了土壤 类型对土壤水分的影响;罗秀陵使用NOAA-AVHRR通道4亮温反演地 面温度,从而建立地面温度与干旱指数的关系模型。对于下垫面有植被覆盖的情况,根据植物对于地面旱
7、情的反映, 1995年蔡斌、陆文杰等用条件植被指数,结合常规气象资料,对我 国干旱、洪涝状况进行宏观动态监测;居为民、孙涵等用NOAA-AVHRR 的植被指数相对距平图,对江苏省1994年的特大干旱进行了应用服 务;王鹏新、龚健雅等在用条件植被指数、条件温度指数和距平植被 指数监测年度间相对干旱的基础上,提出了条件植被温度指数(VTCI) 的概念,并用该方法对陕西省关中东部部分地区春季旱情进行了监 测;刘丽、刘清等用植被供水指数法对贵州省旱情进行了监测;1997 年隋洪智、田国良等用估算农田蒸散的双层模型NOAA-AVHRR数据对 黄淮海平原春季旱情进行了评估,取得了较好的效果。随着人们对遥感监测环境的重视,干旱遥感监测或土壤水分分布 的研究引起了人们很大的兴趣,研究的模型更加细致,随着遥感技术 和地理信息系统(GIS)的发展,在GIS的支持下,通过农业生态环 境信息的引入,来提高遥感监测精度,陈怀亮、冯定原等利用 NOAA-AVHRR气象卫星遥感与GIS集成,建立了河南省干旱遥感监测 信息系统;申广荣、田国良从作物缺水模型的特点出发,充分利用遥 感图像与GIS相结合的方法,实现了图像、图形、数据的一体化,为 准确地监测旱情奠定了基础。
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