基于NDVI优化选择的土壤水分数据同化

王金梁秦其明刘明超朱琳

【摘要】：时间序列上遥感观测数据的准确性会对同化结果有较大的影响。该文以宁夏回族自治区固原市为例,通过北方生产力生态模型模拟2008年5-7月逐日的土壤湿度,按照不同日期的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)阈值,分别利用MODIS资料计算出基于红光和近红外波段的垂直含水量指数、改进的垂直干旱指数和基于近红外波段和短波红外波段的短波红外垂直水分胁迫指数,和宁夏中南部的气象站实测土壤水分建立关系,并用不同遥感指数反演的土壤水分作为观测值进行同化。结果表明,在作物的不同生长时期,垂直含水量指数、改进的垂直干旱指数和短波红外垂直水分胁迫指数的反演效果不同,基于NDVI优化遥感反演结果,选择准确性更高的反演结果作为同化观测值,能提高同化土壤水分的精度。该研究表明在不同时间段内使用更为准确的遥感监测结果作为观测值进行同化可以提高同化的精度。

【作者单位】：北京大学遥感与地理信息系统研究所;国家卫星气象中心;
【关键词】： 土壤水分 遥感优化 集合数据同化 NDVI BEPS模型
【基金】：国家自然科学基金(项目编号:41071221) 国家高技术研究发展计划(863计划)(项目编号:2008AA121806) 国家气象局公益性行业专项(项目编号:GYHY200806022) 中国博士后科学基金(20110490197)
【分类号】：S152.7;TP79
【正文快照】：

0引言土壤水分是描述植被生长、陆面和大气之间能量交换的关键参数,同时也是连接地表水和地下水的纽带,在农业生产、气象预报、全球气候变化的研究中都具有重要作用。近年来,随着遥感技术的日益成熟,采用遥感手段对大面积的土壤水分监测已被广泛应用。国内外研究人员利用卫星

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前1条

1	姜志伟;陈仲新;任建强;周清波;;粒子滤波同化方法在CERES-Wheat作物模型估产中的应用[J];农业工程学报;2012年14期

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前1条

1	孙妍;MODISLAI与作物生长模型同化方法研究[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2012年

	【参考文献】
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前10条

1	松下文经,杨翠芬,陈晋,王勤学,龟山哲,田村正行;广域空间尺度上植被净初级生产力的精确推算[J];地理学报;2004年01期
2	黄春林;李新;;基于集合卡尔曼滤波的土壤水分同化试验[J];高原气象;2006年04期
3	GHULAM Abduwasit;KASIMU Alimujiang;;A method for canopy water content estimation for highly vegetated surfaces-shortwave infrared perpendicular water stress index[J];Science in China(Series D:Earth Sciences);2007年09期
4	詹志明;秦其明;阿布都瓦斯提·吾拉木;汪冬冬;;基于NIR-Red光谱特征空间的土壤水分监测新方法[J];中国科学.D辑:地球科学;2006年11期
5	杨鹏;吴文斌;周清波;陈仲新;查燕;唐华俊;柴崎亮介;;基于作物模型与叶面积指数遥感影像同化的区域单产估测研究[J];农业工程学报;2007年09期
6	肖武;李小昱;李培武;雷廷武;王为;刘洁;冯耀泽;;基于近红外光谱土壤水分检测模型的适应性[J];农业工程学报;2009年03期
7	文莉娟;吕世华;;陆面数据同化方法在绿洲农田土壤温湿度模拟中的应用[J];农业工程学报;2010年07期
8	刘翔舸;刘春红;王鹏新;邢雅娟;;基于卡尔曼滤波的小麦叶面积指数同化方法[J];农业工程学报;2010年S1期
9	陈维英，肖乾广，盛永伟;距平植被指数在1992年特大干旱监测中的应用[J];环境遥感;1994年02期
10	冯险峰,刘高焕,陈述彭,周文佐;陆地生态系统净第一性生产力过程模型研究综述[J];自然资源学报;2004年03期

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前1条

1	郑凌云;基于卫星遥感与BEPS生态模式的藏北草地变化及NPP动态研究[D];中国气象科学研究院;2006年

	【共引文献】
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前10条

1	张爱民,马晓群,盛绍学,杨太明;安徽省农业气象灾害定量监测评估研究[J];安徽农业科学;2004年04期
2	胡红武;胡梅;龙玲;刘雷;;区域干旱遥感监测研究综述[J];安徽农业科学;2008年33期
3	胡荣辰;朱宝;孙佳丽;;干旱遥感监测中不同指数方法的比较研究[J];安徽农业科学;2009年17期
4	余坤勇;刘健;赖日文;许章华;曾海雄;;基于RS和GIS林地植被生产力估测研究[J];安徽农业科学;2009年29期
5	康晚英;傅春;刘文标;;江西省农业旱情监测体系的建立与应用[J];安徽农业科学;2010年13期
6	毕力格;银山;包玉龙;关彦如;;基于TVDI的内蒙古植被生长期干旱研究[J];安徽农业科学;2011年10期
7	李莉;匡昭敏;罗永明;何立;曾行吉;;基于AMSR-E数据的土壤湿度监测研究[J];安徽农业科学;2011年36期
8	晏明;张磊;;距平植被指数在吉林省农作物干旱监测中的应用[J];现代农业科技;2010年11期
9	胡瀞予;陈建璋;魏浚纮;陈朝圳;;应用MODIS影像数据估测台湾陆域生态区之净初级生产力[J];北京林业大学学报;2011年04期
10	杨洪晓,吴波,张金屯,林德荣,常顺利;森林生态系统的固碳功能和碳储量研究进展[J];北京师范大学学报(自然科学版);2005年02期

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前10条

1	陈联裙;张群;张锦水;潘耀忠;;实割实测数据支持下的县级尺度冬小麦产量遥感估测[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
2	李卫国;王纪华;黄文江;郭文善;;利用TM遥感进行冬小麦产量分级监测预报[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
3	李喆;谭德宝;崔远来;张穗;;基于PDI的湖北漳河灌区土壤水分遥感监测[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
4	包刚;包玉海;阿拉腾图雅;郭利彪;;用MODIS数据和CASA模型估算近五年内蒙古植被净初级生产力[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
5	秦其明;姚云军;游林;赵少华;阿布都瓦斯提·吾拉木;张宁;;基于PDI、MPDI和SPSI的农田干旱监测研究[A];遥感定量反演算法研讨会摘要集[C];2010年
6	王鹏新;孙威;张树誉;李星敏;;旱情监测及其业务化运行的关键技术[A];中国数字农业与农村信息化学术研究研讨会论文集[C];2005年
7	伏洋;李凤霞;冯蜀青;;青海省干旱服务系统设计与建立[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“农业气象与生态环境”分会论文集[C];2003年
8	邓玉娇;肖乾广;黄江;曹静;;2004年广东省干旱灾害遥感监测应用研究[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
9	潘卫华;陈家金;陈惠;张春桂;李丽纯;;利用卫星资料对福建省地表干旱的监测分析[A];中国气象学会2007年年会生态气象业务建设与农业气象灾害预警分会场论文集[C];2007年
10	董妍;肖稳安;扎西央宗;王振会;;基于温度植被旱情指数的西藏遥感旱情研究[A];中国气象学会2008年年会干旱与减灾——第六届干旱气候变化与减灾学术研讨会分会场论文集[C];2008年

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前10条

1	赖力;中国土地利用的碳排放效应研究[D];南京大学;2010年
2	文仕知;桤木人工林生态系统结构及功能过程[D];中南林业科技大学;2010年
3	丁一;基于MODIS数据和气象数据的植被水监测研究[D];首都师范大学;2011年
4	王秀云;不同年龄长白落叶松人工林碳储量分布特征[D];北京林业大学;2011年
5	曹吉鑫;北京北部山区不同林龄的油松和侧柏人工林碳库研究[D];北京林业大学;2011年
6	毛学刚;东北森林碳循环日步长模型与遥感综合应用研究[D];东北林业大学;2011年
7	向大享;云参数法干旱遥感监测模型研究[D];武汉大学;2011年
8	王凯博;黄土丘陵区燕沟流域植被生态特征及其生产力形成过程模拟[D];中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心）;2011年
9	龚红菊;基于分形理论及图像纹理分析的水稻产量预测方法研究[D];南京农业大学;2008年
10	曹卫彬;新疆棉花遥感监测运行系统关键技术研究[D];中国农业大学;2004年

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前10条

1	展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
2	秦元伟;基于3S的小尺度农业资源信息提取技术研究[D];山东农业大学;2010年
3	张建平;科尔沁沙地土壤表层水分遥感反演模型研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4	米晓飞;HJ-1卫星NPP反演及其空间展布研究[D];河南理工大学;2010年
5	王苏颖;云杉林生物量空间异质性研究[D];福建师范大学;2010年
6	杨丽丽;桤木人工林生态系统碳密度、贮量及空间分布[D];中南林业科技大学;2008年
7	黄方;湖南主要森林生态系统碳汇功能经济价值及其生态对策研究[D];中南林业科技大学;2007年
8	董小曼;基于MODIS数据的章丘市土壤含水量遥感反演研究[D];山东师范大学;2011年
9	李芹;青藏高原地区主被动微波遥感联合反演土壤水分的研究[D];首都师范大学;2011年
10	马群;大棚菜区土地利用信息遥感提取及其不同方式的土壤质量效应[D];山东农业大学;2011年

	【同被引文献】
	【同被引文献】

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前10条

1	鹿琳琳;郭华东;韩春明;;微波遥感农业应用研究进展[J];安徽农业科学;2008年04期
2	;An Ensemble-Based Three-Dimensional Variational Assimilation Method for Land Data Assimilation[J];Atmospheric and Oceanic Science Letters;2009年03期
3	黄小兰;李麒;;集合卡尔曼滤波在流域水文模型流量预报中的应用[J];成都信息工程学院学报;2009年04期
4	傅质馨;徐志良;黄成;吴晓蓓;;无线传感器网络节点部署问题研究[J];传感器与微系统;2008年03期
5	刘茜;王明玉;赵英时;;基于集合卡尔曼滤波的土壤水分同化变权实验研究[J];地理与地理信息科学;2010年01期
6	朱江;汪萍;;集合卡尔曼平滑和集合卡尔曼滤波在污染源反演中的应用[J];大气科学;2006年05期
7	黄小刚;费建芳;陆汉城;;基于集合Kalman滤波数据同化的热带气旋路径集合预报研究[J];大气科学;2007年03期
8	聂肃平;朱江;罗勇;;不同模式误差方案在集合Kalman滤波土壤湿度同化中的比较试验[J];大气科学;2010年03期
9	王辉;刘桂梅;万莉颖;;数据同化在海洋生态模型中的应用和研究进展[J];地球科学进展;2007年10期
10	邢雅娟;刘东升;王鹏新;;遥感信息与作物生长模型的耦合应用研究进展[J];地球科学进展;2009年04期

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前4条

1	汪学清;无线传感器网络中连通与覆盖问题研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
2	郭建茂;基于遥感与作物生长模型的冬小麦生长模拟研究[D];南京信息工程大学;2007年
3	王东伟;遥感数据与作物生长模型同化方法及其应用研究[D];北京师范大学;2008年
4	胡昭华;基于粒子滤波的视频目标跟踪技术研究[D];南京理工大学;2008年

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前5条

1	李华宏;伴随模式同化系统的设计及其应用研究[D];南京气象学院;2003年
2	李睿;Sobol'灵敏度分析方法在结构动态特性分析中的应用研究[D];湖南大学;2003年
3	刘成思;集合卡尔曼滤波资料同化方案的设计和研究[D];中国气象科学研究院;2005年
4	闫岩;基于定量遥感产品和作物生长模型同化的农作物长势监测与估产方法研究[D];中国科学院研究生院（遥感应用研究所）;2006年
5	朱琳;集合卡尔曼滤波同化方法的研究[D];南京信息工程大学;2007年

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1	姜琦刚,高村弘毅,后藤真太郎;中国新疆且末绿洲土地利用变化及驱动力分析[J];吉林大学学报(地球科学版);2003年01期
2	张佳华,符淙斌;生物量估测模型中遥感信息与植被光合参数的关系研究[J];测绘学报;1999年02期
3	刘明春,马兴祥,尹东,张惠玲;天祝草甸、草原草场植被生物量形成的气象条件及预测模型[J];草业科学;2001年03期
4	赵冰茹,刘闯,刘爱军,王正兴;利用MODIS-NDVI进行草地估产研究——以内蒙古锡林郭勒草地为例[J];草业科学;2004年08期
5	王兮之,杜国桢,梁天刚,戴若兰,王刚;基于RS和GIS的甘南草地生产力估测模型构建及其降水量空间分布模式的确立[J];草业学报;2001年02期
6	邵晓梅,严昌荣;黄河流域节水高效农业建设的紧迫性及途径探讨[J];地理科学进展;2005年04期
7	孙睿,朱启疆;中国陆地植被净第一性生产力及季节变化研究[J];地理学报;2000年01期
8	松下文经,杨翠芬,陈晋,王勤学,龟山哲,田村正行;广域空间尺度上植被净初级生产力的精确推算[J];地理学报;2004年01期
9	李秀彬;全球环境变化研究的核心领域──土地利用／土地覆被变化的国际研究动向[J];地理学报;1996年06期
10	刘纪远,张增祥,庄大方,王一谋,周万村,张树文,李仁东,江南,吴世新;20世纪90年代中国土地利用变化时空特征及其成因分析[J];地理研究;2003年01期

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1	李贵才;基于MODIS数据和光能利用率模型的中国陆地净初级生产力估算研究[D];中国科学院研究生院（遥感应用研究所）;2004年

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1	冯险峰;GIS支持下的中国陆地生物量遥感动态监测研究[D];陕西师范大学;2000年

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1	肖斌;沙晋明;;土壤水分遥感反演方法概述[J];遥感信息;2007年06期
2	王纯枝;宇振荣;孙丹峰;刘云;刘云慧;;夏玉米冠气温差及其影响因素关系探析[J];土壤通报;2006年04期
3	В.П.Новиков.;王洪春;;土壤缺水封燕套不同发育阶段的影响[J];植物生理学通讯;1955年02期
4	;碭山县农場棉花改碱盋缃涷 [J];安徽农业科学;1963年02期
5	阚丽梅，崔清涛，刘清泉;穴耕对干旱天然草场土壤水分的影响[J];内蒙古林业科技;1994年03期
6	程林梅，阎继耀，张原根，张和;土壤水分对谷子产量与生理特性的影响[J];山西农业科学;1996年03期
7	郭晓红,吕艳东,郑桂萍,李金峰,钱永德,李宏宇,陈书强;土壤水分对稻米品质影响的研究进展[J];黑龙江八一农垦大学学报;2005年02期
8	常建国;刘世荣;史作民;康冰;陈宝玉;;锐齿栎林土壤呼吸对土壤水热变化的响应[J];林业科学;2006年12期
9	陈文霞;谈献和;;中药材栽培与土壤生态因子的关系[J];中国中医药信息杂志;2006年12期
10	姜东燕;于振文;;土壤水分对小麦产量和品质的影响[J];核农学报;2007年06期

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1	朱保美;周清;;DZN1自动土壤水分观测仪的维护与维修[A];第28届中国气象学会年会——S1第四届气象综合探测技术研讨会[C];2011年
2	舒素芳;张育慧;王平;;DZN3型土壤水分自动站测墒质量分析[A];第八届长三角气象科技发展论坛论文集[C];2011年
3	赵忠;李剑;袁志发;胡小宁;曹扬;王迪海;;黄土高原刺槐林地土壤水分垂直变化数学模型研究[A];全国水土保持与荒漠化防治及生态修复交流研讨会论文集[C];2009年
4	王宏周;孙广建;张玉平;雷铁栓;王哲武;吕丽萍;;不同土壤水分对旱地小麦产量的影响[A];科技、工程与经济社会协调发展——河南省第四届青年学术年会论文集（下册）[C];2004年
5	陈怀亮;徐祥德;刘玉洁;厉王昇;邹春辉;翁永辉;;基于遥感和区域气候模式的土壤水分预报方法研究[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集（上册）[C];2004年
6	李文龙;施维林;王刚;;沙坡头地区人工林植物的水分生态位适宜度与种间共存机制分析[A];生态学与全面·协调·可持续发展——中国生态学会第七届全国会员代表大会论文摘要荟萃[C];2004年
7	王季槐;沈海亮;杜茜;雷茜;;甘草生产与土壤水分关系模型的初步研究[A];第二届中国甘草学术研讨会暨第二届新疆植物资源开发、利用与保护学术研讨会论文摘要集[C];2004年
8	胡玲;彭世彰;丁加丽;徐俊增;;灌区土壤水分空间变异及监测方法研究[A];中国农业工程学会农业水土工程专业委员会第三届学术研讨会论文集[C];2004年
9	黄志霖;陈利顶;;半干旱黄土丘陵区不同土地利用类型对土壤水分的影响[A];地理教育与学科发展——中国地理学会2002年学术年会论文摘要集[C];2002年
10	许秀英;甘龙辉;陶冶;黄操军;;基于遗传神经网络的土壤含水率预测[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

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1	记者陈星整理;玉米苗期管理四注意[N];新疆科技报(汉);2007年
2	河北王美娟;土壤有效水含量判断方法[N];中国花卉报;2005年
3	陈涛;桃树的四个灌水期[N];瓜果蔬菜报.农业信息周刊;2006年
4	河北省植保总站刘光涛宋立强;看黄瓜长相查问题早防[N];河北农民报;2006年
5	记者王建忠;我国将布设1500套自动土壤水分观测仪[N];中国气象报;2009年
6	张芳　仲维健;江苏启动土壤水分自动观测网建设[N];中国气象报;2009年
7	班胜林;山西引进新型土壤水分观测仪[N];中国气象报;2010年
8	通讯员薛龙琴　师丽魁陈海波;河南土壤水分监测仪通过验收[N];中国气象报;2010年
9	辜良昌;首套自动土壤水分观测仪落户石渠[N];甘孜日报(汉文);2010年
10	张华　李航林泽磊;我市自动土壤水分监测站网初步形成[N];青岛日报;2011年

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前10条

1	蔡国印;基于MODIS数据的地表温度、热惯量反演研究及其在土壤水分、地气间热交换方面的应用[D];中国科学院研究生院（遥感应用研究所）;2006年
2	蔡一霞;土壤水分对稻米品质形成的影响及其机理[D];扬州大学;2004年
3	王建明;基于ERS散射计数据的青藏高原土壤水分估算方法研究[D];中国科学院研究生院（遥感应用研究所）;2005年
4	赵培培;黄土高原小流域典型坝地土壤水分和泥沙空间分布特征[D];中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心）;2010年
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6	宰松梅;水肥一体化灌溉模式下土壤水分养分运移规律研究[D];西北农林科技大学;2010年
7	胡良军;黄土高原植被恢复的土壤水分生态环境[D];西北农林科技大学;2002年
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10	王静;凋落物对典型草原植被及土壤水分的影响[D];内蒙古农业大学;2011年

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1	李金香;裸露随机地表土壤水分遥感反演及其空间特征分析[D];新疆大学;2011年
2	薛艳凤;两优培九的结实特性及其与温度、土壤水分的关系研究[D];扬州大学;2001年
3	孙中峰;晋西黄土区坡面林地土壤水分承载力研究[D];北京林业大学;2004年
4	张志勇;基于驻波率原理的土壤水分测量方法的研究[D];山西农业大学;2005年
5	高运青;冀西北高原林地水分动态与水资源适度利用研究[D];河北农业大学;2006年
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7	吴建虎;关于土壤有机质直接测定系统测量精度改进措施的研究[D];山西农业大学;2004年
8	张智韬;基于遥感技术的灌区动态信息监测[D];西北农林科技大学;2005年
9	高凤莲;农田土壤水分时空变异特征及水量平衡分析[D];中国农业大学;2004年
10	柴春山;半干旱黄土丘陵沟壑区不同植被类型水土保持效应及土壤水分研究[D];兰州大学;2006年

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