[發明專利]一種針對干旱半干旱地區的地表蒸散遙感反演方法

無效

• 申請號: 201110178009.8
• 申請日: 2011-06-29
• 公開（公告）號: CN102253184A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（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遙感數據：

A-1，獲取遙感數據，所述遙感數據包括土地覆蓋指數、植被指數、地表溫度和反照率數據；

A-2，對所有數據進行空間投影轉換，統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據中的植被指數和地表溫度進行去云處理；

A-4，從植被指數數據中提取成像時太陽天頂角數據；

A-5，將地表溫度和反照率數據按月進行合成處理，與歸一化植被指數NDVI數據相匹配；

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據為研究數據集，通過回歸分析建立近地表氣溫的經驗方程：

?（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，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，θ為太陽天頂角（單位：弧度），E₀為日地距離訂正系數，ε_a為大氣比輻射率，δ為斯特芬-波爾茲曼常數，T_a為根據公式（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驗常數；

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，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，直到得到穩定的顯熱通量H值為止；

C-5，根據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，根據步驟C-5得到的潛熱通量LE，根據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：

。