风云卫星微波遥感土壤水分产品适用性验证分析

杨 纲, 郭 鹏, 李西灿, 万 红, 孟春红

(山东农业大学 信息科学与工程学院, 山东 泰安 271018)

土壤水分是陆地水循环中活跃的部分，是水文过程、生物生态过程和生物地球化学过程的关键变量，在地表水蒸发和渗流扮演着极其重要角色[1]。大面积土壤水分的长期观测对于旱涝监测，水资源管理和作物产量预测的研究至关重要[2]。因此，精确测量土壤水分有着极其重要的现实意义。

传统上获取地表土壤水分通过重量采样或TDR传感器[3]等不同的测量技术，虽然能准确测量单点的土壤水分信息，但很难实现大范围持续监测。遥感方法能够持续大范围观测，可见光和热红外遥感观测土壤水分易受天气条件和植被的影响，而微波遥感能够穿过植被表层进行全天候土壤水分观测，并且微波遥感根据土壤介电特性来反演土壤水分，物理基础更加坚实[4]。因此，微波遥感被认为是目前探测土壤水分最有效的手段[4]。

自20世纪70年代末以来，一系列主动和被动微波卫星或传感器被用于土壤水分地监测。如先进微波散射仪ASCAT (the Advanced Scatterometer)，先进微波扫描辐射计AMSR-E (the Advanced Microwave Scanning Radiometer-Earth Observing System)，星载极化微波辐射计WindSat，AMSR-2(the AdvancedMicrowave Scanning Radiometer 2) ，欧空局的土壤水分和海洋盐度卫星SMOS(Soil Moisture and Ocean Salinity)，中国的风云三号B 星(FY-3B)和C星(FY-3C)以及NASA(National Aeronautics and Space Administration)最新的土壤水分主被动计划SMAP(the Soil Moisture Active Passive)都已用于全球土壤水分的监测。在此基础上，国际上已有多种机构针对不同的传感器发布了多种微波卫星土壤水分数据产品，如欧空局发布的SMOS土壤水分产品[5]，日本宇航局JAXA(Japan Aerospace Exploration Agency)发布的AMSR-2土壤水分产品[6]，以及中国的国家气象中心发布的FY-3B和FY-3C土壤水分产品等，并且已有较多的学者开展了卫星土壤水分产品精度验证工作。……