土壤水分遥感

土壤水分是指保持在士壤孔隙中的水分，其主要形式是液态水，在高寒地区冻土中则主要以固态水形式存在。土壤水分是地球水循环的基本组成部分之一，其主要来源是大气降水、人工灌溉、近地面水汽凝结、地下水位上升等，是地表水与大气水和地下水之间联系的关键纽带，并通过调节地表和地下径流的形成及改变地表水汽通量的变化等方式，影响地球陆地水循环以及大气的运动变化过程，对于陆地水资源的形成与转化、地表植物的生长与发育等具有重要的意义。

在地球水循环诸变量中，土壤水分属于存储量，不同于降水和蒸散等通量。由于土壤类型与结构无论在水平方向还是在垂直方向都具有高度的空间异质性，土壤水分也表现出空间变异性。在历史上很长一段时间里，人们主要采取点位方式测量土壤水分，例如烘干称重法和时域反射（TDR）法等。

利用这些方法，可精确获得某点位上不同深度的土壤水分含量，但是其代表范围十分有限，更难于测量大范围和全球性的土壤水分分布。相对于传统测量方法，卫星遥感技术以其空间连续性特点，为获取大范围的土壤水分信息提供了有效手段，基于可见光一近红外、热红外及微波遥感等的土壤水分反演方法逐渐发展起来，并在农业、生态、环境与资源等领域得到了广泛应用。

首先介绍土壤水分的物理特性，包括土壤水分的存在形式、运动方式、度量指标以及土壤水分与电磁波的相互作用特性，阐述土壤水分遥感探测的物理基础。其次，简述可见光一近红外、热红外、被动微波、主动微波及多传感器联合的基本原理和主要方法。然后，简要介绍土壤水分的地面测量方法及遥感反演土壤水分的精度检验方法。最后，介绍目前已有的全球土壤水分数据产品，结合实际应用案例，分别从区域尺度和全球尺度体现土壤水分产品的应用价值和潜力。