[發(fā)明專利]一種聯(lián)合遙感和氣象數(shù)據(jù)獲取全天候蒸散發(fā)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710257387.2
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN107065036B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冷佩;李召良;宋小寧;段四波;高懋芳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所
• 主分類號: G01W1/00
• 分類號: G01W1/00
• 代理公司: 11350 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 湯東鳳

本發(fā)明公開了一種聯(lián)合遙感和氣象數(shù)據(jù)獲取全天候蒸散發(fā)的方法，包括以下步驟：采集遙感數(shù)據(jù)；采集氣象數(shù)據(jù)；計(jì)算每個(gè)MODIS遙感像元?dú)w屬的CLDAS數(shù)據(jù)格網(wǎng)位置進(jìn)行經(jīng)緯度匹配；遍歷MODIS遙感像元，判斷MODIS的地表溫度產(chǎn)品像元是否為有云，根據(jù)判斷結(jié)果，估算MODIS有云像元和MODIS無云像元的蒸散發(fā)。本發(fā)明充分利用現(xiàn)有光學(xué)與熱紅外遙感數(shù)據(jù)，并利用格網(wǎng)氣象數(shù)據(jù)，彌補(bǔ)單純使用遙感數(shù)據(jù)在有云條件下無法反演蒸散發(fā)的缺陷，能夠提供全天候的蒸散發(fā)數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于遙感技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種聯(lián)合遙感和氣象數(shù)據(jù)獲取全天候蒸散發(fā)的方法。

背景技術(shù)

蒸散發(fā)是陸表能量平衡的重要組成部分，對于氣候變化、水文循環(huán)和生態(tài)環(huán)境等諸多領(lǐng)域具有十分重要的意義。傳統(tǒng)獲取蒸散發(fā)的方法主要是基于點(diǎn)的觀測，但是點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)的空間代表性較差，難以反映區(qū)域蒸散發(fā)的時(shí)空變化。目前在遙感蒸散發(fā)監(jiān)測中，主要是利用光學(xué)與熱紅外遙感數(shù)據(jù)。然而，光學(xué)與熱紅外遙感要求晴空無云的天氣條件，一旦遇到云的情況則無法獲取正常的地表參數(shù)，從而導(dǎo)致無法反演全天候的蒸散發(fā)信息。另一方面，目前國內(nèi)外已有部分格網(wǎng)氣象數(shù)據(jù)產(chǎn)品發(fā)布，這些數(shù)據(jù)產(chǎn)品能夠彌補(bǔ)光學(xué)與熱紅外遙感有云像元無法獲取蒸散發(fā)信息的缺陷，為反演全天候蒸散發(fā)提供了新的信息來源。

現(xiàn)有的蒸散發(fā)獲取方法主要分為傳統(tǒng)的地表觀測方法和遙感反演方法。其中，傳統(tǒng)的地表觀測方法通常是基于單點(diǎn)、小尺度的測量，其缺點(diǎn)是難以推廣到區(qū)域尺度，無法滿足當(dāng)前應(yīng)用各領(lǐng)域?qū)^(qū)域尺度蒸散發(fā)信息的要求；遙感反演的方法主要是利用光學(xué)與熱紅外信息，它最大的缺點(diǎn)是容易受到天氣條件的影響，無法獲取全天候的蒸散發(fā)信息。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能夠獲取全天候蒸散發(fā)的問題，提供了一種聯(lián)合遙感和氣象數(shù)據(jù)獲取全天候蒸散發(fā)的方法，本發(fā)明聯(lián)合現(xiàn)有遙感數(shù)據(jù)和格網(wǎng)氣象數(shù)據(jù)產(chǎn)品直接獲取全天候蒸散發(fā)，能夠有效地為區(qū)域尺度氣候、水文和生態(tài)環(huán)境等領(lǐng)域研究和應(yīng)用提供實(shí)時(shí)、可靠的參數(shù)，具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種聯(lián)合遙感和氣象數(shù)據(jù)獲取全天候蒸散發(fā)的方法，包括以下步驟：

步驟1、采集遙感數(shù)據(jù)：遙感數(shù)據(jù)包括1km空間分辨率的地表溫度產(chǎn)品、地表反照率產(chǎn)品、8天合成的葉面積指數(shù)產(chǎn)品、16天合成歸一化植被指數(shù)產(chǎn)品；遙感數(shù)據(jù)來自MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品；

步驟2、采集氣象數(shù)據(jù)：氣象數(shù)據(jù)包括氣溫、風(fēng)速、短波輻射和比濕這四個(gè)氣象要素；氣象數(shù)據(jù)來自CLDAS大氣驅(qū)動(dòng)場產(chǎn)品；

步驟3、經(jīng)緯度匹配：計(jì)算每個(gè)MODIS遙感像元?dú)w屬的CLDAS數(shù)據(jù)格網(wǎng)位置；

步驟4、估算MODIS遙感像元蒸散發(fā)：遍歷MODIS遙感像元，判斷MODIS的地表溫度產(chǎn)品像元是否為有云，根據(jù)判斷結(jié)果，估算MODIS有云像元和MODIS無云像元的蒸散發(fā)。

進(jìn)一步地，步驟3中經(jīng)緯度匹配中的計(jì)算每個(gè)MODIS遙感像元?dú)w屬的CLDAS數(shù)據(jù)格網(wǎng)位置具體為：

對每個(gè)MODIS遙感像元，讀取其經(jīng)緯度(Lat_M，Lon_M)，對每個(gè)CLDAS格網(wǎng)氣象數(shù)據(jù)，讀取其經(jīng)緯度(Lat_C，Lon_C)，遍歷所有的CLDAS格網(wǎng)，計(jì)算兩個(gè)經(jīng)緯度的距離d，公式為：

其中，d最小值出現(xiàn)的格網(wǎng)即為MODIS遙感像元?dú)w屬CLDAS的格網(wǎng)。

進(jìn)一步地，步驟4中估算MODIS有云像元的蒸散發(fā)具體為：當(dāng)MODIS的地表溫度產(chǎn)品像元有云，其值為空值，這種情況下，根據(jù)步驟3所述方法找到該像元所在的CLDAS歸屬格網(wǎng)，讀取該格網(wǎng)的風(fēng)速，計(jì)算摩擦風(fēng)速，公式為：