專利名稱：一種針對(duì)干旱半干旱地區(qū)的地表蒸散遙感反演方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地表蒸散遙感反演方法，尤其涉及一種針對(duì)干旱半干旱地區(qū)氣象觀測(cè)站稀少的特點(diǎn)主要使用衛(wèi)星遙感資料反演地表蒸散量的技術(shù)方法，用于干旱及半干旱地區(qū)的水資源監(jiān)測(cè)及管理。
背景技術(shù)：
地表蒸散是水分循環(huán)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是能量平衡的主要項(xiàng)。清楚地認(rèn)識(shí)蒸散的時(shí)空變化特征對(duì)于了解大范圍內(nèi)水分循環(huán)與能量平衡過(guò)程具有突出的科學(xué)價(jià)值，有助于深入研究陸面過(guò)程和正確評(píng)估氣候與人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。獲取準(zhǔn)確的地表蒸散數(shù)據(jù)，能夠?yàn)閰^(qū)域水資源管理提供重要的參考信息，對(duì)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)的排水與灌溉、監(jiān)測(cè)旱情、
等有著重要意義。傳統(tǒng)的地表蒸散研究方法往往根據(jù)氣象或水文數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，局限于“點(diǎn)”尺度， 只能提供特定位置的點(diǎn)值而不能在區(qū)域尺度上計(jì)算地表蒸散。而實(shí)際上，地表蒸散由于受降水、土壤水文參數(shù)以及植被類型和覆蓋度等因素的影響而具有很強(qiáng)的空間異質(zhì)性。傳統(tǒng)方法計(jì)算出的地表蒸散只能通過(guò)空間插值的方法由點(diǎn)尺度外推為面尺度?？臻g插值的效果在很大程度上取決于站點(diǎn)密度及分布狀況，由于地表下墊面的復(fù)雜性使得該方法在進(jìn)行空間尺度擴(kuò)展時(shí)會(huì)引起較大的誤差，在站點(diǎn)密度較小或者站點(diǎn)分布不均的情況下插值精度不理想。而干旱半干旱地區(qū)觀測(cè)站點(diǎn)稀疏且分布嚴(yán)重不均，通過(guò)空間插值很難得到準(zhǔn)確的地表蒸散空間分布狀況。衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展為地表蒸散的計(jì)算提供了一種新的手段，衛(wèi)星遙感具有宏觀、動(dòng)態(tài)、方便等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，能夠在大范圍內(nèi)獲取空間上連續(xù)的地表蒸散信息。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外相繼開(kāi)展了基于遙感資料的區(qū)域地表蒸散的研究。但是研究多局限于濕潤(rùn)地區(qū)，針對(duì)干旱半干旱地區(qū)地表蒸散的遙感反演研究還比較少。現(xiàn)有的針對(duì)干旱半干旱地區(qū)的研究主要采用現(xiàn)有的SEBAL模型直接進(jìn)行計(jì)算，而SEBAL模型中的參數(shù)基于荷蘭、巴西等濕潤(rùn)地區(qū)的觀測(cè)資料得到，與中國(guó)干旱半干旱地區(qū)的實(shí)際情況存在明顯差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述背景技術(shù)的缺陷，基于E0S/M0DIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，通過(guò)地表能量平衡原理提出一種針對(duì)干旱半干旱地區(qū)的地表蒸散遙感反演方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案
一種針對(duì)干旱半干旱地區(qū)的地表蒸散遙感反演方法，包括如下步驟 步驟A，獲得并處理E0S/M0DIS遙感數(shù)據(jù)
A-1，獲取遙感數(shù)據(jù)，所述遙感數(shù)據(jù)包括土地覆蓋指數(shù)、植被指數(shù)、地表溫度和反照率數(shù)
據(jù)；
A-2，對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行空間投影轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一到相同的空間參考框架下；
A-3，運(yùn)用時(shí)間序列諧波擬合方法對(duì)遙感數(shù)據(jù)中的植被指數(shù)和地表溫度進(jìn)行去云處理
配
程
A-4，從植被指數(shù)數(shù)據(jù)中提取成像時(shí)太陽(yáng)天頂角數(shù)據(jù)；
A-5，將地表溫度和反照率數(shù)據(jù)按月進(jìn)行合成處理，與歸一化植被指數(shù)NDVI數(shù)據(jù)相匹步驟B，近地表氣溫反演及大氣透過(guò)率計(jì)算
B-1，以氣象站點(diǎn)的遙感數(shù)據(jù)為研究數(shù)據(jù)集，通過(guò)回歸分析建立近地表氣溫的經(jīng)驗(yàn)方
權(quán)利要求
1. 一種針對(duì)干旱半干旱地區(qū)的地表蒸散遙感反演方法，其特征在于包括如下步驟 步驟A，獲得并處理E0S/M0DIS遙感數(shù)據(jù)A-1，獲取遙感數(shù)據(jù)，所述遙感數(shù)據(jù)包括土地覆蓋指數(shù)、植被指數(shù)、地表溫度和反照率數(shù)據(jù)；A-2，對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行空間投影轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一到相同的空間參考框架下；A-3，運(yùn)用時(shí)間序列諧波擬合方法對(duì)遙感數(shù)據(jù)中的植被指數(shù)和地表溫度進(jìn)行去云處理；A-4，從植被指數(shù)數(shù)據(jù)中提取成像時(shí)太陽(yáng)天頂角數(shù)據(jù)；A-5，將地表溫度和反照率數(shù)據(jù)按月進(jìn)行合成處理，與歸一化植被指數(shù)NDVI數(shù)據(jù)相匹配；步驟B，近地表氣溫反演及大氣透過(guò)率計(jì)算B-1，以氣象站點(diǎn)的遙感數(shù)據(jù)為研究數(shù)據(jù)集，通過(guò)回歸分析建立近地表氣溫的經(jīng)驗(yàn)方程 式中，7；為近地表氣溫(單位°C)，7；為地表溫度(單位°C)，力為海拔(單位m)，M^/ 為歸一化植被指數(shù)，θ為太陽(yáng)天頂角(單位弧度)；Β-2，通過(guò)輻射傳輸方程模擬大氣透過(guò)率隨海拔的變化關(guān)系，建立大氣透過(guò)率的經(jīng)驗(yàn)方程 = 0.8194 +2.0.75xlCr5-,fe(2)步驟C，地表潛熱通量計(jì)算 C-I，建立地表能量平衡方程Rn = G^-H +LE(3)式中，兄為凈輻射通量，G為土壤熱通量，//為顯熱通量，LE為潛熱通量；C-2，計(jì)算地表凈輻射通量兄，計(jì)算公式為 式中，α為地表反照率，ε為地表比輻射率，尺丨為太陽(yáng)短波輻射，兄丨為下行長(zhǎng)波輻射即到達(dá)地表的大氣長(zhǎng)波輻射，兄丨為上行長(zhǎng)波輻射即地面長(zhǎng)波輻射；其中 Rs丨、&丨和&丨的計(jì)算公式如下 式中，為太陽(yáng)常數(shù)，θ為太陽(yáng)天頂角(單位弧度)，&為日地距離訂正系數(shù)，ea為大氣比輻射率，δ為斯特芬-波爾茲曼常數(shù)，7；為根據(jù)公式(1)進(jìn)行遙感反演所得到的近地表氣溫；C-3，計(jì)算土壤熱通量，分為植被覆蓋區(qū)和非植被覆蓋度分別進(jìn)行計(jì)算
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種針對(duì)干旱半干旱地區(qū)的地表蒸散遙感反演方法。本發(fā)明首先獲得并處理EOS/MODIS遙感數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行近地表氣溫反演及大氣透過(guò)率計(jì)算，之后根據(jù)地表能量平衡方程，通過(guò)求解凈輻射、土壤熱通量和顯熱通量，得到地表潛熱通量，最后根據(jù)地表潛熱通量數(shù)據(jù)計(jì)算得出地表蒸散數(shù)據(jù)；本發(fā)明針對(duì)中國(guó)西北干旱地區(qū)氣象站點(diǎn)稀少的特點(diǎn)，建立了基于遙感數(shù)據(jù)的近地表氣溫反演模型以及大氣透過(guò)率計(jì)算模型，利用遙感反演氣溫代替站點(diǎn)觀測(cè)氣溫參與計(jì)算，充分利用了EOS/MODIS數(shù)據(jù)的多種遙感產(chǎn)品，減少了對(duì)氣象等觀測(cè)資料的要求。
文檔編號(hào)G01N33/24GK102253184SQ201110178009
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者孫德勇, 徐永明, 白淑英, 趙巧華 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)