[發明專利]一種顧及物侯信息的植被冠層蒸騰反演方法

有效

• 申請號: 202011038875.2
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112182882B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 金佳鑫;郭豐生;嚴濤;雍斌;王衛光
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06V20/13;G06Q10/06;G06F17/18;G06F17/10;G01N33/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 成立珍

1.一種顧及物侯信息的植被冠層蒸騰反演方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)觀測數據質量控制；

2)蒸騰日均值計算；

3)氣孔導度斜率參數計算；所述的氣孔導度斜率參數計算是對各個變量的半小時有效觀測數據求日均值，基于大葉模型理論，根據公式(II)計算日尺度冠層氣孔導度G_s：

其中，Tc是植被蒸騰；Δ是飽和水汽壓與溫度曲線斜率；λ是汽化潛熱；ρ是空氣密度；VPD水汽壓虧缺；C_P是定壓比熱；γ是干濕計常數；R_n是地表接收到的凈輻射；G為土壤熱通量；G_a和G_s分別為空氣導度和冠層氣孔導度；日尺度氣孔導度斜率參數g₁：

其中，An是CO₂凈同化速率，Ca是葉片表面CO₂濃度，RH是葉片表面相對濕度；g₀是Ball-Barry模型的回歸斜率參數，表征G_s的基準值，g₀參數取值為0；

4)植被冠層物候提取；

5)氣孔導度斜率參數估算模型建立，具體為：

根據步驟4)中的葉片生長階段和衰落階段，對計算得到的Ball-Berry模型氣孔導度斜率參數g₁和LAI數據進行分組，利用線性回歸模型分別建立g₁與LAI的定量關系，即

g_1i＝a_j·LAI_i+b_j (VI)；

其中g_1i和LAI_i分別表示第i天的g₁和LAI值，j＝1表示為葉片生長階段，i＝2為葉片衰落階段，公式(VI)即表示在不同的物候階段隨葉片生長變化的氣孔導度斜率參數；

6)冠層氣孔導度和冠層蒸騰計算。

2.根據權利要求1所述的一種顧及物侯信息的植被冠層蒸騰反演方法，其特征在于：步驟1)中，所述的觀測數據質量控制是針對某一觀測站點，收集整理渦動相關觀測系統的水、碳通量數據以及相應的能量、氣象觀測數據；對原始數據進行預處理，計算生態系統總初級生產力、蒸散發、飽和水氣壓差。

3.根據權利要求2所述的一種顧及物侯信息的植被冠層蒸騰反演方法，其特征在于：步驟2)中，所述的蒸騰日均值計算，具體為對步驟1)中所有有效觀測數據進行分位數據回歸分析，計算潛在基礎水分利用效率uWUE_p；在天尺度，對有效數據進行線性回歸，計算實際基礎水分利用效率uWUE_a；根據公式(I)，計算蒸騰日均值Tc，mm/day：

4.根據權利要求1所述的一種顧及物侯信息的植被冠層蒸騰反演方法，其特征在于：步驟4)中，所述的植被冠層物候提取，具體為mSG濾波方法對LAI時序數據進行噪聲去除、缺值插補，并通過線性方式將8天合成的LAI數據插值得到天數據；以天為單位，計算LAI的多年平均值，得到LAI參考曲線；利用5參數Logistic方程，公式(IV)對LAI參考曲線進行擬合，并根據擬合方程計算曲率變化率RCC，公式(V)：

其中，t是年積日，y(t)是第t天LAI值，a和b是擬合參數，c+d是年內LAI最大值，d是LAI初始背景值；z＝e^a+b·t。

5.根據權利要求1所述的一種顧及物侯信息的植被冠層蒸騰反演方法，其特征在于：步驟6)中，所述的冠層氣孔導度和冠層蒸騰計算，是利用LAI估算氣孔導度斜率參數，結合Ball-Berry模型和P-M方程，計算冠層氣孔導度和冠層蒸騰；計算過程中，模型驅動數據需通過野外觀測或衛星遙感方式獲取，計算uWUEp由R語言編寫程序實現，其他計算方法均由MATLAB編程實現應用。