技術領域

本發明涉及一種地表蒸散遙感反演方法，尤其涉及一種針對干旱半干旱地區氣象觀測站稀少的特點主要使用衛星遙感資料反演地表蒸散量的技術方法，用于干旱及半干旱地區的水資源監測及管理。

背景技術

地表蒸散是水分循環過程中的關鍵環節，也是能量平衡的主要項。清楚地認識蒸散的時空變化特征對于了解大范圍內水分循環與能量平衡過程具有突出的科學價值，有助于深入研究陸面過程和正確評估氣候與人類活動對生態系統的影響。獲取準確的地表蒸散數據，能夠為區域水資源管理提供重要的參考信息，對指導農業的排水與灌溉、監測旱情、等有著重要意義。

傳統的地表蒸散研究方法往往根據氣象或水文數據進行計算，局限于“點”尺度，只能提供特定位置的點值而不能在區域尺度上計算地表蒸散。而實際上，地表蒸散由于受降水、土壤水文參數以及植被類型和覆蓋度等因素的影響而具有很強的空間異質性。傳統方法計算出的地表蒸散只能通過空間插值的方法由點尺度外推為面尺度?？臻g插值的效果在很大程度上取決于站點密度及分布狀況，由于地表下墊面的復雜性使得該方法在進行空間尺度擴展時會引起較大的誤差，在站點密度較小或者站點分布不均的情況下插值精度不理想。而干旱半干旱地區觀測站點稀疏且分布嚴重不均，通過空間插值很難得到準確的地表蒸散空間分布狀況。

衛星遙感技術的發展為地表蒸散的計算提供了一種新的手段，衛星遙感具有宏觀、動態、方便等獨特優勢，能夠在大范圍內獲取空間上連續的地表蒸散信息。近些年來，國內外相繼開展了基于遙感資料的區域地表蒸散的研究。但是研究多局限于濕潤地區，針對干旱半干旱地區地表蒸散的遙感反演研究還比較少?，F有的針對干旱半干旱地區的研究主要采用現有的SEBAL模型直接進行計算，而SEBAL模型中的參數基于荷蘭、巴西等濕潤地區的觀測資料得到，與中國干旱半干旱地區的實際情況存在明顯差異。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述背景技術的缺陷，基于EOS/MODIS衛星數據，通過地表能量平衡原理提出一種針對干旱半干旱地區的地表蒸散遙感反演方法。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種針對干旱半干旱地區的地表蒸散遙感反演方法，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：

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