全球遙感監(jiān)測(cè)土壤水分技術(shù)水平

全球遙感監(jiān)測(cè)土壤水分技術(shù)水平標(biāo)簽：全球遙感監(jiān)測(cè)傳統(tǒng)的干旱監(jiān)測(cè)方法只能得到少量的點(diǎn)上的數(shù)據(jù)，是基于測(cè)墑點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)測(cè)干旱的程度及范圍，這種方法其中應(yīng)用最多的是氣象數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等等（這些數(shù)據(jù)最多也只能追溯到100多年以前）加以運(yùn)用各種指數(shù)來(lái)測(cè)定干旱，所用的方法也多是經(jīng)驗(yàn)方法或統(tǒng)計(jì)方法。再者，干旱的成因是很復(fù)雜的，影響干旱的因素很多，任何一個(gè)因素的改變都可能導(dǎo)致干旱情況的不同，很多時(shí)候在一個(gè)地方能引起干旱的條件在另外的一個(gè)地方可能不會(huì)引起干旱，在某個(gè)時(shí)期能引起干旱的條件在另外的一個(gè)時(shí)期也不一定會(huì)引起干旱，所以干旱指數(shù)的使用具有時(shí)域?qū)Ｒ恍院偷赜驅(qū)Ｒ恍浴?/p>

傳統(tǒng)的干旱監(jiān)測(cè)方法對(duì)大范圍的旱情監(jiān)測(cè)和評(píng)估往往缺乏實(shí)效性和代表性。遙感監(jiān)測(cè)土壤水分技術(shù)通過(guò)建立土壤墑情與旱情管理系統(tǒng)可獲取大范圍數(shù)據(jù)且獲取周期較短，可實(shí)現(xiàn)面上的干旱監(jiān)測(cè)，對(duì)旱情的監(jiān)測(cè)、評(píng)估和預(yù)警具有快速、及時(shí)、宏觀等特點(diǎn)。

20世紀(jì)60年代末、70年代初，美國(guó)就使用土壤水分儀研究了土壤水分對(duì)反射率的影響，發(fā)現(xiàn)干燥土壤具有較高的反射率，并且土壤水分含量達(dá)到吸濕極限之前，反射率幾乎不變，然后隨著水分增多，反射率下降。

70年代后期，美國(guó)逐步開(kāi)展了土壤水分遙感監(jiān)測(cè)研究，此后許多國(guó)家也開(kāi)始著手這方面的研究工作。80年代后期，遙感監(jiān)測(cè)土壤水分的工作得到了迅速的發(fā)展，監(jiān)測(cè)手段多種多樣，監(jiān)測(cè)波段有近、中、遠(yuǎn)等熱紅外和微波遙感。

日本為了研究大區(qū)域的土壤水分分布狀況，用N0AA衛(wèi)星資料，采用熱慣量模式，結(jié)合近地層小氣候和地面熱流量觀測(cè)，以中國(guó)東北部的吉林省為中心進(jìn)行了區(qū)域土壤水分調(diào)查，取得了良好的效果；英國(guó)、加拿大曾用N0AA-AVHRR資料的可見(jiàn)光和紅外波段獲得植被指數(shù)，進(jìn)行正常氣候條件下農(nóng)作物產(chǎn)量與干旱條件下農(nóng)作物產(chǎn)量的比較評(píng)估，并在加拿大西部地區(qū)旱情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中發(fā)揮了作用。

英國(guó)利用衛(wèi)星SMMR與AVHRR圖像數(shù)據(jù)比較的方法進(jìn)行研究，在旱情監(jiān)測(cè)技術(shù)上得出了較好的結(jié)論，并在撒哈拉地區(qū)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)；同時(shí)也采用NOAA-AVHRR的可見(jiàn)光波段反射率SMMR37GHZ的極化差方法進(jìn)行旱情監(jiān)測(cè)。

90年代后，隨著遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，干旱遙感監(jiān)測(cè)也得到了進(jìn)一步發(fā)展，從單一的使用遙感資料到與農(nóng)作物生長(zhǎng)模型相結(jié)合，與地理信息系統(tǒng)（GIS）相結(jié)合，監(jiān)測(cè)模式也不斷完善。澳大利亞利用地理信息系統(tǒng)將遙感資料、土壤濕度、作物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息等不同類型的數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，使干旱的評(píng)價(jià)更加客觀。

目前國(guó)內(nèi)氣象系統(tǒng)內(nèi)，只有北方的省份通過(guò)傳統(tǒng)的烘干法每旬測(cè)定土壤墑情，對(duì)比來(lái)說(shuō)浙江省內(nèi)還沒(méi)有開(kāi)展長(zhǎng)期的測(cè)定土壤墑情業(yè)務(wù)。傳統(tǒng)的烘干法由于需要取土樣的原因，對(duì)土壤的結(jié)構(gòu)會(huì)造成破壞，而且不能夠連續(xù)動(dòng)態(tài)測(cè)定。利用土壤水分傳感器法來(lái)組建地區(qū)級(jí)土壤墑情網(wǎng)作為業(yè)務(wù)運(yùn)行，浙江還沒(méi)有相關(guān)報(bào)道。

國(guó)內(nèi)對(duì)遙感技術(shù)用于干旱監(jiān)測(cè)的研究，起步較晚，主要應(yīng)用N0AA衛(wèi)星資料進(jìn)行這方面的研究，發(fā)展迅速，成績(jī)顯著。根據(jù)地面植被覆蓋狀況，從裸土、稀疏植被覆蓋、部分植被覆蓋和有植被覆蓋等方面采用不同的模型進(jìn)行了研究。對(duì)裸土、稀疏植被覆蓋以熱慣量方法為主展開(kāi)了對(duì)地面土壤水分的監(jiān)測(cè)研究，1987年劉興文和馮勇進(jìn)，利用可見(jiàn)光一近紅外多光譜航空掃描圖像資料求算土壤熱慣量，論證了“真實(shí)熱慣量”與地表反射率、日夜溫差之間的非線性關(guān)系，并據(jù)此編制了土壤水分圖，用于土壤水分狀況的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)。

1992年，田國(guó)良、楊希華等用熱慣量方法建立試驗(yàn)區(qū)土壤表觀熱慣量與土壤水分的關(guān)系，再用NOAA-AVHRR數(shù)字圖像和氣象數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法估算冬小麥地的蒸散，從而估算出土壤含水量，根據(jù)冬小麥的需水規(guī)律和土壤有效水含量構(gòu)造干旱指數(shù)模型；1994年，肖乾廣等用NOAA氣象衛(wèi)星資料研究用熱慣量模式監(jiān)測(cè)土壤水分，引入了“遙感土壤水分最大信息層”的概念，建立了多時(shí)相的土壤水分監(jiān)測(cè)的冪函數(shù)模型，其精度要高于線性模型。此后人們又研究了熱慣量方法用于不同試驗(yàn)區(qū)的參數(shù)研究，如陳懷亮等在使用熱慣量方法時(shí)考慮了地形和地面風(fēng)速的影響，張曉煜在對(duì)寧夏的旱情監(jiān)測(cè)中考慮了土壤類型對(duì)土壤水分的影響；羅秀陵使用NOAA-AVHRR通道4亮溫反演地面溫度，從而建立地面溫度與干旱指數(shù)的關(guān)系模型。

對(duì)于下墊面有植被覆蓋的情況，根據(jù)植物對(duì)于地面旱情的反映，1995年蔡斌、陸文杰等用條件植被指數(shù)，結(jié)合常規(guī)氣象資料，對(duì)我國(guó)干旱、洪澇狀況進(jìn)行宏觀動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；居為民、孫涵等用NOAA-AVHRR的植被指數(shù)相對(duì)距平圖，對(duì)江蘇省1994年的特大干旱進(jìn)行了應(yīng)用服務(wù)；王鵬新、龔健雅等在用條件植被指數(shù)、條件溫度指數(shù)和距平植被指數(shù)監(jiān)測(cè)年度間相對(duì)干旱的基礎(chǔ)上，提出了條件植被溫度指數(shù)（VTCI）的概念，并用該方法對(duì)陜西省關(guān)中東部部分地區(qū)春季旱情進(jìn)行了監(jiān)測(cè)；劉麗、劉清等用植被供水指數(shù)法對(duì)貴州省旱情進(jìn)行了監(jiān)測(cè)；1997年隋洪智、田國(guó)良等用估算農(nóng)田蒸散的雙層模型NOAA-AVHRR數(shù)據(jù)對(duì)黃淮海平原春季旱情進(jìn)行了評(píng)估，取得了較好的效果。

隨著人們對(duì)遙感監(jiān)測(cè)環(huán)境的重視，干旱遙感監(jiān)測(cè)或土壤水分分布的研究引起了人們很大的興趣，研究的模型更加細(xì)致，隨著遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)（GIS）的發(fā)展，在GIS的支持下，通過(guò)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境信息的引入，來(lái)提高遙感監(jiān)測(cè)精度，陳懷亮、