[發(fā)明專利]一種地表蒸散發(fā)的遙感反演方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010895830.0
• 申請(qǐng)日: 2020-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN112014323B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐榮林;王晟力;姜亞珍;李召良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所
• 主分類號(hào): G01N21/17
• 分類號(hào): G01N21/17;G01W1/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發(fā)明公開了一種地表蒸散發(fā)的遙感反演方法，所述反演方法包括如下步驟：獲取地表的氣象數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)；根據(jù)氣象數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)分別計(jì)算相對(duì)土壤水分為0的土壤溫度與植被溫度、相對(duì)土壤水分為1的土壤溫度和植被溫度；進(jìn)而計(jì)算土壤干邊溫度、土壤濕度限制因子、植被濕度限制因子和植被溫度限制因子；根據(jù)土壤濕度限制因子、植被濕度限制因子和溫度限制因子，利用Priestley?Taylor公式計(jì)算地表蒸發(fā)量。本發(fā)明引入相對(duì)土壤水分為0的土壤溫度與植被溫度、相對(duì)土壤水分為1的土壤溫度和植被溫度計(jì)算限制因子，能夠反映日尺度上土壤表層與植被根區(qū)的水分變化，采用日尺度地表蒸散發(fā)的反演方法，提高了遙感反演地表蒸散發(fā)的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地表蒸散發(fā)計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種地表蒸散發(fā)的遙感反演方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

地表蒸散發(fā)是地表能量平衡和水分循環(huán)的重要組成部分，也是植被生長(zhǎng)狀況與作物產(chǎn)量的重要指標(biāo)。精準(zhǔn)估算區(qū)域或全球尺度的地表蒸散發(fā)，對(duì)全球氣候演變研究、水資源規(guī)劃與管理、農(nóng)業(yè)節(jié)水與作物產(chǎn)量估算有重要意義。然而蒸散發(fā)有很強(qiáng)的空間變異性，遙感技術(shù)具有快速、高時(shí)空分辨率、適合于大面積長(zhǎng)期觀察的特點(diǎn)，被認(rèn)為是高時(shí)效、高精度獲取地球表面區(qū)域或全球尺度蒸散發(fā)分布的最有效手段。

由于遙感衛(wèi)星瞬時(shí)過境的特點(diǎn)，基于熱紅外遙感反演模型得到的地表蒸散發(fā)一般為衛(wèi)星過境時(shí)刻的瞬時(shí)值，無法反映地表蒸散發(fā)在日尺度及更長(zhǎng)時(shí)間尺度的變化規(guī)律。在實(shí)際應(yīng)用中，日尺度及更長(zhǎng)時(shí)間尺度的蒸散發(fā)更有應(yīng)用價(jià)值。常假定晴空條件與蒸散發(fā)密切相關(guān)的變量與蒸散發(fā)的比值在日間基本保持不變，將衛(wèi)星過境時(shí)刻反演得到的瞬時(shí)蒸散發(fā)進(jìn)行時(shí)間尺度擴(kuò)展，獲得日尺度蒸散發(fā)。然而，日尺度擴(kuò)展方法是建立在遙感反演瞬時(shí)蒸散發(fā)基礎(chǔ)上的，不同遙感反演方法的精度及適用情況不同。因此目前日尺度的地表蒸散發(fā)估算結(jié)果大多存在兩個(gè)不確定性：(1)遙感反演模型的不確定性；(2)日尺度擴(kuò)展方法的不確定性。為避免兩種方法不確定性的誤差累計(jì)，直接構(gòu)建日尺度地表蒸散發(fā)遙感反演模型，對(duì)于提升遙感反演日尺度地表蒸散發(fā)精度具有重要研究意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種地表蒸散發(fā)的遙感反演方法及系統(tǒng)，以避免遙感反演模型的不確定性和日尺度擴(kuò)展方法的不確定性的誤差累計(jì)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種地表蒸散發(fā)的遙感反演方法，所述反演方法包括如下步驟：

獲取地表的氣象數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)；所述氣象數(shù)據(jù)包括空氣溫度、大氣壓強(qiáng)、空氣相對(duì)濕度、風(fēng)速、上行短波輻射和下行短波輻射等；所述遙感數(shù)據(jù)包括地表溫度、地表比輻射率、反射率、葉面積指數(shù)、增強(qiáng)型植被指數(shù)和光合有效輻射等；

根據(jù)所述地表的氣象數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)分別計(jì)算相對(duì)土壤水分為0的土壤溫度與植被溫度、相對(duì)土壤水分為1的土壤溫度和植被溫度；

根據(jù)相對(duì)土壤水分為0的土壤溫度與相對(duì)土壤水分為1的植被溫度和遙感數(shù)據(jù)計(jì)算區(qū)分根區(qū)水分充足狀態(tài)和土壤表層無水分狀態(tài)的土壤干邊溫度；

根據(jù)相對(duì)土壤水分為0的土壤溫度與植被溫度、相對(duì)土壤水分為1的土壤溫度和植被溫度和所述土壤干邊溫度計(jì)算土壤濕度限制因子、植被濕度限制因子和植被溫度限制因子；

根據(jù)所述土壤濕度限制因子、植被濕度限制因子和植被溫度限制因子，利用Priestley-Taylor(普里斯特利-泰勒)公式計(jì)算地表蒸發(fā)量。

可選的，所述根據(jù)所述地表的氣象數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)分別計(jì)算相對(duì)土壤水分為0的土壤溫度與植被溫度、相對(duì)土壤水分為1的土壤溫度和植被溫度，具體包括：

根據(jù)所述氣象數(shù)據(jù)和所述遙感數(shù)據(jù)，利用公式計(jì)算相對(duì)土壤水分為0的土壤溫度；

根據(jù)所述氣象數(shù)據(jù)和所述遙感數(shù)據(jù)，利用公式計(jì)算相對(duì)土壤水分為0的植被溫度；

根據(jù)所述氣象數(shù)據(jù)和所述遙感數(shù)據(jù)，利用公式計(jì)算相對(duì)土壤水分為1的土壤溫度；