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土壤水分是全球水循环和能量交换过程中一个关键变量,在水文、气候和农业生产中扮演着重要角色。荒漠化生境地表植被对土壤水分变化极为敏感,而荒漠化采矿沉陷区,植被生态更加脆弱易损,目前这一领域的研究相当薄弱。现有的研究多是利用光学数据反演植被冠层及土壤表层水分变化,研究手段较为单一,而且没有严格界定开采区与非开采区,因此无法获得采矿造成土壤湿度变化的规律性,更无法将开采沉陷与土壤水分变化建立起必然的联系。以内蒙—陕西交界处的干旱—半干旱矿区为研究区,首先利用Radarsat-2 HH单极化数据反演了研究区地表土壤水分,并利用MODIS地表反射率数据反演结果做对比验证;然后结合Radarsat-2的DInSAR结果探索了矿区复杂背景下,地表土壤水的时空变化规律。为了进一步对此变化规律做验证,又利用Sentinel-1A VH/VV双极化数据同样反演了研究区地表土壤水分,并利用Landsat-8地表反射率数据反演结果做对比验证;然后结合Sentinel-1A的DInSAR结果同样得到一个采矿沉陷区地表土壤水时空变化规律。在用双极化数据(Sentinel-1A VH/VV)反演时,注意到采矿沉陷区地表粗糙度是否“超限”问题,即采矿沉陷区地表粗糙度是否包含在理论模型粗糙度限制范围内。为了验证猜想,利用差值法对采区沉陷前后地表粗糙度做变化检测,发现沉陷区内外差别并不明显,因此,结合Sentinel-1A相干系数图像对双极化地表参数反演模型做了进一步改进,同理得到采矿沉陷区地表土壤水时空变化规律。主要结论如下:(1)分别将Radarsat-2(HH极化)与MODIS、Sentinel-1A(VH/VV极化)与Landsat-8、改进模型的Sentinel-1A(VH/VV极化)与Landsat-8反演结果进行了对比,两种数据的反演结果均具有较好的一致性,且三种算法反演精度逐步提高。本研究充分发挥了多源遥感手段的优势,在反演算法已获前人实测验证的前提下,对双极化反演算法进行了改进,为矿区复杂背景下的土壤水分快速获取及验证提供了技术支撑。(2)针对开采沉陷区内地表粗糙度反演不准确问题,将干涉相干系数作为地表粗糙度的一个评价因子加入到地表参数反演模型中,发现重建后的模型土壤水分反演结果与Landsat-8 OLI数据的反演结果偏差更小,证明了改进模型的有效性。同时为非自然地表、粗糙度变化区域的地表参数反演提供了方案,提高了模型的普适性。(3)Radarsat-2单极化、Sentinel-1A双极化以及Sentinel-1A双极化改进模型反演结果同时表明,在排除了其他不相关因素的影响之后,在神东矿区内,由于受地下高强度开采活动的影响,沉陷区内地表土壤含水量会低于未受影响区,从而便建立起了开采沉陷与土壤水分变化之间的联系,这对于荒漠化矿区内沉陷区的生态保护、恢复与重建具有重要意义。