[發(fā)明專利]一種針對干旱半干旱地區(qū)的地表蒸散遙感反演方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110178009.8
• 申請日: 2011-06-29
• 公開（公告）號: CN102253184A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 徐永明;趙巧華;白淑英;孫德勇
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

1.一種針對干旱半干旱地區(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EOS/MODIS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，對所有數(shù)據(jù)進行空間投影轉換，統(tǒng)一到相同的空間參考框架下；

A-3，運用時間序列諧波擬合方法對遙感數(shù)據(jù)中的植被指數(shù)和地表溫度進行去云處理；

A-4，從植被指數(shù)數(shù)據(jù)中提取成像時太陽天頂角數(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率計算：

B-1，以氣象站點的遙感數(shù)據(jù)為研究數(shù)據(jù)集，通過回歸分析建立近地表氣溫的經(jīng)驗方程：

?（1）

式中，T_a為近地表氣溫（單位：℃），T_s為地表溫度（單位：℃），h為海拔（單位：m），NDVI為歸一化植被指數(shù)，θ為太陽天頂角（單位：弧度）；

B-2，通過輻射傳輸方程模擬大氣透過率隨海拔的變化關系，建立大氣透過率τ_sw的經(jīng)驗方程：?????????????????（2）

步驟C，地表潛熱通量計算：

C-1，建立地表能量平衡方程：

???????????????????????????????（3）

式中，R_n為凈輻射通量，G為土壤熱通量，H為顯熱通量，LE為潛熱通量；?

C-2，計算地表凈輻射通量R_n，計算公式為：

????????????????????（4）?

式中，α為地表反照率，ε為地表比輻射率，R_s↓為太陽短波輻射，R_L↓為下行長波輻射即到達地表的大氣長波輻射，R_L↑為上行長波輻射即地面長波輻射；其中：

R_s↓、R_L↓和R_L↑的計算公式如下：

???????????????????????????（5）

式中，G_sc為太陽常數(shù)，θ為太陽天頂角（單位：弧度），E₀為日地距離訂正系數(shù)，ε_a為大氣比輻射率，δ為斯特芬-波爾茲曼常數(shù)，T_a為根據(jù)公式（1）進行遙感反演所得到的近地表氣溫；

C-3，計算土壤熱通量，分為植被覆蓋區(qū)和非植被覆蓋度分別進行計算：

?????????（6）

式中，c_g是針對不同地表的經(jīng)驗常數(shù)；

C-4，計算顯熱通量，計算公式為：

????????????????????????????????????????（7）

式中，ρ為空氣密度（單位kg/m³），C_p為空氣定壓比熱（單位J/kg·K），dT為地氣溫差（T_s-T_a），r_ah為空氣動力學阻抗（單位s/m）；

C-4-1，求出中性穩(wěn)定度下的摩擦速率μ*與空氣動力學阻抗r_ah：

??????????????????????????????????????????????????（8）

?????????????????????????????????????????????????（9）

式中，k為von?Karman常數(shù)，μ_z為高度z處的風速（m/s），z為某個參考高度（m），z_0h為地表熱量傳輸粗糙度（m），z_0h與地表動力粗糙度z_0m的關系為：z_0h=0.1*z_0m；

C-4-2，引入Moin-obukov長度通過多次循環(huán)遞歸運算對摩擦速率μ_*和空氣動力學阻抗R_ah進行修正，直到得到穩(wěn)定的顯熱通量H值為止；

C-5，根據(jù)上述步驟分別計算出凈輻射通量R_n、土壤熱通量G和顯熱通量H，然后根據(jù)公式（3），計算出地表潛熱通量LE；?

步驟D，地表蒸散計算：

D-1，根據(jù)步驟C-5得到的潛熱通量LE，根據(jù)以下公式計算得到地表蒸散量ET：

?????????????????????????????????????????????????（10）

式中，ET為蒸散量（單位m），λ為汽化潛熱（單位J/kg），λ由下式計算得出：

。