Page 156 - 遥感技术在生态环境监测中的应用研究

第五章 遥感技术在煤矿矿山地质环境监测中的应用研究

据通信，降水事件可通过每日地图上土壤湿度的异常显示来体现，年均降水可用地图上年

平均湿度来显示。Li 等（2010）选取了多种微波遥感数据，采用最大似然估计法对全球土
壤湿度、地表温度、植被含水量进行了反演，搜集实测数据对遥感所得结果进行检验，发
现其中 windsat10 数据反演得到的结果具有很高的可靠性。

近些年来，土壤湿度的研究更多与土地利用、干旱监测等结合，针对不同区域特征来
研究更适合的方法和模型等，有利于实际问题的解决。Gao 等通过处理 Landsat.TM/ETM 数
据获取了 TVDI，计算出 RWSI，利用二者对研究区进行了干旱等级的划分。马春锋等研究

了黑河流域的土壤热惯量，利用 MODIS 数据做了反演，为该区后续研究提供了可靠方法
和数据。胡猛等论述了遥感技术监测土壤水分的方法，分别从可见光和近红外遥感、热红
外遥感、微波遥感和高光谱遥感四个方面总结了遥感技术监测干旱区土壤水分的现状和优

缺点，提出相应的改进意见。
Lockart 等利用 PBL 模型探讨了土壤湿度、温度、蒸发的关系，主要研究了土壤湿

度对白天温度变化的影响，结果表明一天中所达到的最高温度受土壤湿度和有效净辐射
量的影响。Lee 等提出了反演 SVAT 土壤水分变量的操作框架，解决了土壤 - 植被 - 大
气 - 传递（SVAT）方法在半干旱地区土壤水分剖面估算中容易受到缺乏空间分布的土壤

和水力特性信息的限制的问题。石玉等利用我国风云三号的 MERSI 数据反演乌昌地区土
壤湿度，提取 NDVI 和 LST 来建立 T-NDVI 特征空间，进一步计算得到 TVDI 值，结果表

明基于 MERSI 数据构建的模型反演效果较好。武彬等利用 VIIRS 提取的 NDVI 和地表温
度产品构建土壤湿度模型，计算了新疆农田的 TVDI 值，用实测含水率值做了检验，证明
构建的特征空间和模型效果均较好。Isidro 等使用迭代法优化了土壤水分平衡模型，并在

Mediterranean.holm.oak.savanna（dehesa）区域进行了测试，获得实际测量值。Nawagamuwa
等基于斯里兰卡的气象资料评估气候变化对土壤湿度的影响，利用水量平衡法获取土壤水
分月值，研究发现，土壤湿度是较强的协变量，对于降水的变化尤为敏感。聂艳利用 GF-

lWFV 和 Landsat8OLI 数据对新疆阿克苏河流域的土壤湿度进行研究，综合运用了多种指
数反演方法，结合实测数据进行分析比较，为干旱半干旱地区大范围监测土壤湿度提供了
参考依据。Jodry 等基于嵌入式装置电阻率成像监测模型深入研究了堤坝中土壤水分的季

节性行为，使用季节性温度曲线模型对温度影响进行了补偿，证明了监测设计有效。
综上，国外对土壤湿度监测的研究开展较早，技术方法领先于国内，监测数据多样化，

国内对于土壤湿度的研究近几年也有很大的发展。但是针对矿区开采扰动影响下土壤湿度
变化的研究很少，煤矿区生态环境的监测和修复是十分重要的，因此对于矿区土壤湿度的
监测是必不可少的。

二、土壤湿度遥感监测原理与方法

土壤湿度监测方法有多种。实地观测法监测土壤水分可以更灵活地取样且测得的数据

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