[發明專利]基于遙感的流域植被生態系統旱季耗水量估算方法

在審

• 申請號: 201611026457.5
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106650238A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 趙捷;徐宗學;趙煥
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙)11465
• 代理人: 王鵬

本發明公開了一種基于遙感的流域植被生態系統旱季耗水量估算方法，包括以下步驟：數據獲取：獲取目標流域至少一年來日平均降雨量、日平均雪蓋厚度、歸一化植被指數旬值、日平均徑流數據、研究區域經緯度五類數據；數據切割及格式統一：將所獲得的五類數據進行數據格式統一，并將數據覆蓋范圍轉換為研究區域；作圖法求流域植被旱季耗水量。本發明能夠在流域尺度計算植被生態系統旱季耗水量，填補現有空白。

技術領域

本發明屬于水文計量技術領域，涉及一種基于遙感的流域植被生態系統旱季耗水量估算方法。

背景技術

水是生命之源，生產之要，生態之基。自然環境的維護和人類社會的可持續發展均離不開水資源。然而，氣候、地理等諸多條件決定了我國的水資源時空分布極度不均。因此，合理配置、利用水資源具有極其重要的意義。在水資源供給與配置中，“按需分配”是基本原則。水資源管理的最佳尺度為流域或區域尺度，針對一個區域的未來水資源配置方案，通常基于該區域歷史水資源消耗量進行計算、制定。植被生態系統(包括天然植被生態系統和人工植被生態系統)作為“耗水大戶”，消耗的水資源占消耗總量的70％左右。因此在制定水資源配置方案時，植被生態系統的水資源需求不容忽視。

合理、優化的水資源配置方案對生態系統健康的維持具有十分重要的意義。隨著黨中央和各級人民政府對生態文明建設的日益重視，準確估算植被生態系統的需水量顯得格外重要。由于旱季水資源相對匱乏，而植被恰好處于生長發育的關鍵時期，因此旱季生態系統耗水量的估計顯得尤為重要。

目前，針對植被耗水，水利工作者已研發了作物系數模型、控制點模型等計算系統進行估算。這些系統多基于單株植物或是田塊進行計算，雖然原理簡單，但是存在幾個嚴重的問題：(1)結果難以拓展到大面積區域(如流域、區域等)，對水資源配置方案制定的參考價值有限；(2)計算過程引進經驗參數，缺乏物理機制，精度較低；(3)輸入數據難以獲取；(4)計算體系結果無法驗證。此外，已有系統還存在輸出結果用途單一、計算耗時長、難以程序化等諸多缺陷。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：對于區域或者流域尺度，如何實現對植被耗水的精確估算。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于遙感的流域植被生態系統旱季耗水量估算方法，其包括以下步驟：

步驟一：數據獲取

獲取目標流域至少一年來日平均降雨量、日平均雪蓋厚度、歸一化植被指數旬值、日平均徑流數據、研究區域經緯度五類數據；

步驟二：數據切割及格式統一

將所獲得的五類數據進行數據格式統一，并將數據覆蓋范圍轉換為研究區域；

步驟三：作圖法求流域植被旱季耗水量

(1)基于步驟二中得到的數據，求取逐日流域平均降雨量P

其中，p_i,j為研究區域內任一柵格的日降雨量，n為研究區域內所有的柵格數；

(2)求取逐日流域平均凈雨P_E,d

P_E,d＝P-E_i

其中，E_i為植被冠層截留量；

(3)基于步驟二中得到的日平均雪蓋厚度，求取逐日流域平均融雪水SW_d,i