降尺度结果与植被生长参量关系分析
2022年09月16日 10:14:16
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土壤水分速测仪分析降尺度结果与植被生长参量关系，土壤水分作为重要的水文参量，与植被生长状况有着密切的联系。除此之外，累计降雨量、植被类型、植被指数等参数也是影响或表征植被生长状况的重要参量。研究上述植被生长参量间的联系，可有助于揭示各参量对植被生长状况的影响或表征规律，为通过遥感手段准确高效地评估、分析、预测大区域范围内的植被生长状况提供依据。
研究区植被生长期为4月到7月，选择全年时段和植被生长期，分别统计得出研究区主要土地利用类型的平均土壤水分和 NDVI，计算两者的 Spearman 秩相关系数，见表 1。将研究区2010年16 d周期的1 km归一化植被指数、地表温度和反照率按照式（1）进行标准化处理，然后按照式（2）重采样至 25 km，接着按照式（3）建立 25 km尺度下 AMSR-E 的土壤水分与NDVI、地表温度和反照率的回归方程，得到每 16 d 周期的回归系数，将回归方程用于 1 km 的 MODIS 数据，得到每16d的1km平均土壤水分。根据相关研究，AMSR-E 土壤水分产品在中低纬度验证区域的平均误差为 0.06 cm3/cm3，其数据可信度较高。故本文以 AMSR-E 的 25 km 土壤水分产品为基准值，统计了不同时期的线性回归式的标准误差与相关性系数R（图 2）。在植被生长期中，不同地物类型的土壤水分与NDVI 正相关关系明显，统计全年时段，其相关关系减弱。若不区分地物类型，其相关性降低。这也印证了植被是影响土壤水分的要素之一。图 3a，b，c 为研究区部分土地覆盖样点的土壤水分与累积降雨量的全年时间序列图。同时选择植被生长期，以 16 d 为周期，计算了每个周期研究区主要土地覆盖类型的平均土壤水分和累积降雨量的 Spearman 秩相关系数，如表 2。
可以从时间序列图和相关系数看出，林地和草地的土壤水分与累积降雨量的相关性明显，农田的土壤水分和累积降雨量的关系不稳定。研究区内绝大部分农田为灌溉农业，可见，人工灌溉也影响了其土壤水分的变化。从图 3a，b，c 可以明显看出，草地和林地作为雨水灌溉植被，其土壤水分与降雨起伏变化一致；农田区域在春季灌溉期，其土壤水分与降雨的变化趋势一致性不明显，在人工灌溉较少的生长期后期，一致性较明显。
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