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土壤含水量在全球水总量中仅占有很小的一部分(0.005％)，但它不仅深刻地影响着全球气候的变化，还影响着从几小时到多年尺度的天气和气候变化过程。随着卫星遥感技术的发展，利用遥感技术估算区域地表层土壤湿度，为陆面生态系统循环、陆面能量与水分平衡及气候数值预报等提供不同时空尺度准确的地表层土壤湿度信息已经成为现实。
陆面蒸散(发)既是地表热量平衡的组成部分，又是水量平衡的组成部分，而地面热量、水分收支状况很大程度上决定着天气气候的变化。遥感技术的发展应用使得区域大面积的蒸(散)发及地表通量估算成为可能，就目前国内外广泛使用的蒸(散)发模型如P-M模型(Penman—Monteith)、SEBAL(Surface EnergyBalance Algorithm for Land)模型和SEBS(Surface Energy Balance System)模型等而言，这些模型大多是基于地表能量平衡(Rn=λE+H+G)思想来估算陆面实际蒸(散)发量。研究表明在大部分关于陆面能量收支观测试验中，观测到能量闭合度都在70％～90％之间，即使考虑平流项、植物储存项和光合作用所需项也很少有试验能观测到能量闭合度在95％以上。
针对目前光学遥感估算地表层土壤湿度和地表温度受天气条件影响较大的局限性，而微波遥感技术具有基本不受天气条件限制可连续观测的优点，本文利用微波遥感技术估算了地表层湿度和地表温度；针对目前遥感估算地表蒸(散)发普遍利用基于能量平衡原方法，理论上将高估地表蒸(散)发的缺陷性，本论文利用水热传输模型结合气象学方法估算地表蒸(散)发。因此，本文主要内容分为三部分。
1)发展了一种利用主动微波遥感ENVISAT/ASAR观测资料估算黄土高原塬区表层土壤湿度的方法。利用该方法估算的地表土壤湿度与实测结果对比表明，如果不考虑植被对后向散射的影响，遥感估算土壤湿度值与地面实测值之间误差相对较大；若考虑植被对后向散射的影响，则遥感估算土壤湿度与地面实测值之间绝对误差都小于0.04cm3/cm3，平均误差小于0.02cm3/cm3，能较好地反映地表土壤湿度信息。
2)利用被动微波遥感AMSR-E观测资料估算了地表层土壤湿度和地表温度信息。结果表明，利用AMSR-E观测资料估算的地表土壤湿度和地表温度在本文所选研究区域范围内，西部和西北部区域估算结果相对合理。在LOPEX05试验区域估算的土壤湿度基本在0.24cm3/cm3左右，与LOPEX05地面实际观测值接近；估算的地表温度约在27℃～30℃之间，与实际地气象观测计算地表温度非常接近。但是，在所选研究区域东部、南部、东南部及中部地表植被覆盖度相对高的区域地表参数估算结果相对较差。
3)结合ENvISAT/ASAR观测资料估算的地表土壤湿度信息和EOS/AMSR-E估算的地表温度以及地面常规气象资料，利用土壤水热耦合及水分蒸发过程数学模型，通过差分法求解水热传输方程，对土壤水分和热量运移规律进行了数值模拟计算，得到LOPEX05区域土壤水分蒸发分布。结果表明，土壤湿度数值计算结果与实测值比较吻合，最大绝对误差约为0.023cm3/cm3，最小绝对误差为0.004 cm3/cm3，平均绝对误差为0.01 cm3/cm3；土壤温度数值计算结果最大绝对误差为4.6℃，最小绝对误差为0.02℃，平均绝对误差为1.7℃。估算结果表明，黄土高原塬区日蒸(散)发量介于0.3～4.2mm之间，其中，地表温度较高的地方，蒸(散)发量也比较大，频率分布图表明区域蒸(散)发量主要集中在0.5～2.9mm之间，符合研究区的实际情况。