基于MODIS 数据的草地温度和土壤水分监测研究

NWIPB OpenIR

	基于MODIS 数据的草地温度和土壤水分监测研究
	周曙光
	2011-05
摘要	草地资源是全球陆地植物资源中极其重要的可再生自然资源，也是发展畜牧业的物质基础，草地资源的质、量特征和时空分布规律是资源科学的重要研究内容之一。草地具有调节气候、净化空气、防风固沙、减少水土流失、提高土壤涵养水肥和维持生态平衡的功能。青藏高原被喻为世界第三极，具有独特的气候和自然环境，它是全球气候变化的敏感区域，高寒草地是青藏高原的主要植被类型，它承载着高原畜牧业的发展，近些年，由于人类活动的加剧以及生态环境的变化，高寒草地资源遭到严重破坏，威胁到畜牧业的可持续发展和我国的生态安全，因此，做好草地生态环境的研究和保护工作对于环保大局和经济发展都有重要意义。研究主要集中在以下几个方面：（1）研究用MODIS 数据反演白天近地表气温的方法，对比高寒草原、温性草原和人工草地3 种草地类型之间的反演效果。（2）研究用MODIS 数据反演夜间近地表气温的方法，对比3 种草地类型之间的反演效果。（3）对比分析白天和夜间近地表气温反演的结果。（4）建立MODIS 数据与白天实测20cm 土壤温度的相关关系模型，对比3 种草地类型之间土壤温度反演结果。（5）建立MODIS 数据与夜间实测20cm 土壤温度的相关关系模型，对比3 种草地类型之间土壤温度反演结果。（6）对比分析白天和夜间土壤温度的反演结果。（7）研究和讨论常用的一些遥感反演土壤水分的方法在青藏高原高寒草地上的适用性。主要研究结果如下：（1）3 种草地类型白天气温估算精度比较相近，估算误差在1K 内的比例都在15%左右，误差在2K 内的比例都在30%左右，总的来看，用MODIS-LST 与白天实测气温建立模型，然后用其对白天气温进行估算的方法精度并不高，有必要进一步深入研究，提高估算精度。（2）3 种草地类型夜间气温估算精度都比较高，估算误差在1K 内的比例都在30%左右，误差在2K 内的比例都超过50%左右，通过分析可知，用夜间MODIS-LST 与夜间实测气温建立相关方程，然后直接用其对夜间气温进行估算的方法具有可行性，估算方程为 Tair_n=0.0168Tlst_n + 46.989 (R2=0.8643)。（3）遥感反演夜间近地表气温效果好于白天，通过验证，估算误差标准差为 1.96K（开氏温度），误差平均值为2.24K，误差在1K、2K、3K 内的天数占试验总天数的比例分别为31%、55.77%、73.8%，估算精度较高，通过建立的估算方程制作完成了研究区域的近地表气温分布图。（4）用MODIS-LST 数据和白天实测土壤温度数据建立遥感反演20cm 深度的土壤温度的方程，LST 与实测土壤温度的相关性大小依次为：温性草原（R2=0.5737）>人工草地（R2=0.441）>高寒草原（R2=0.3486），该模型的反演效果不理想。（5）MODIS-LST 与夜间实测20cm 土壤温相关性较强，夜间遥感反演土壤温度方程为：Tsoil_n=0.0137Tlst_n + 94.888 （R2=0.9071）（6）通过验证，遥感反演夜间土壤温度误差标准差为1.45K，误差平均值为1.77K，误差在1K、2K、3K 内的天数占试验总天数的比例分别为33.99%、 64.64%、82.91%，应用该模型制作完成了研究区的土壤温度分布图。（7）提出一种新的遥感反演土壤水分的方法，通过验证该方法，高寒草原、温性草原、人工草地土壤水分估算误差分别为38.2%、23.3%和31.1%，估算误差较大，需要进一步研究，提高土壤水分估算精度。
文献类型	学位论文
条目标识符	http://210.75.249.4/handle/363003/46906
专题	中国科学院西北高原生物研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	周曙光. 基于MODIS 数据的草地温度和土壤水分监测研究[D],2011.