土壤水分光学遥感反演方法研究进展和挑战

覃湘栋，庞治国*，江 威,3

(1.中国水利水电科学研究院，北京 100038；2.水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心，北京 100038；3.中国再保险 (集团) 股份有限公司博士后工作站，北京 100033)

土壤水分，即土壤含水量，一般指土壤非饱和带中的水分含量，虽然在全球水资源总量中的占比极小(0～0.05%)，但却通过控制蒸发影响着地表与大气间的水汽和能量交换，是地表水循环与能量循环的关键参数。精确土壤水分数据的获取对于气候变化[1]、区域水资源管理[2]、作物估产[3]、干旱预测与评价[4]、洪水预警[5]和水文过程[6]等研究都有着非常重要的意义。

相较于传统的站点观测，遥感反演具有观测范围广、观测结果空间连续和成本低廉等优势，是土壤水分大范围监测最为有效的手段。目前遥感土壤水分反演根据使用数据不同可以划分为光学反演、微波反演和协同反演，后两者相关研究较多[7-8]，综述文献丰富[9-10]，但有关光学反演的研究近年来相对较少，综述文献也较为匮乏[11]。所以本文总结并对比了各种光学反演方法的优缺点并指出反演方法的发展趋势，为今后的土壤水分光学遥感反演研究提供参考。

土壤水分光学遥感反演研究发展较早，在20世纪50年代星载传感器还没有投入应用之际，研究者就通过实验室测定数据指出水分吸收的5个主要波段并开始通过吸收率与土壤水分的经验关系进行土壤含水量的计算[12-13]。随着星载传感器的应用，遥感数据逐渐丰富，多个波段、多种指数被应用于土壤水分光学反演[14-15]，基于此研究者开发了多种反演方法，如热惯量法、指数法等。……