专利名称：一种针对干旱半干旱地区的地表蒸散遥感反演方法
技术领域：
本发明涉及一种地表蒸散遥感反演方法，尤其涉及一种针对干旱半干旱地区气象观测站稀少的特点主要使用卫星遥感资料反演地表蒸散量的技术方法，用于干旱及半干旱地区的水资源监测及管理。
背景技术：
地表蒸散是水分循环过程中的关键环节，也是能量平衡的主要项。清楚地认识蒸散的时空变化特征对于了解大范围内水分循环与能量平衡过程具有突出的科学价值，有助于深入研究陆面过程和正确评估气候与人类活动对生态系统的影响。获取准确的地表蒸散数据，能够为区域水资源管理提供重要的参考信息，对指导农业的排水与灌溉、监测旱情、
等有着重要意义。传统的地表蒸散研究方法往往根据气象或水文数据进行计算，局限于“点”尺度， 只能提供特定位置的点值而不能在区域尺度上计算地表蒸散。而实际上，地表蒸散由于受降水、土壤水文参数以及植被类型和覆盖度等因素的影响而具有很强的空间异质性。传统方法计算出的地表蒸散只能通过空间插值的方法由点尺度外推为面尺度。空间插值的效果在很大程度上取决于站点密度及分布状况，由于地表下垫面的复杂性使得该方法在进行空间尺度扩展时会引起较大的误差，在站点密度较小或者站点分布不均的情况下插值精度不理想。而干旱半干旱地区观测站点稀疏且分布严重不均，通过空间插值很难得到准确的地表蒸散空间分布状况。卫星遥感技术的发展为地表蒸散的计算提供了一种新的手段，卫星遥感具有宏观、动态、方便等独特优势，能够在大范围内获取空间上连续的地表蒸散信息。近些年来，国内外相继开展了基于遥感资料的区域地表蒸散的研究。但是研究多局限于湿润地区，针对干旱半干旱地区地表蒸散的遥感反演研究还比较少。现有的针对干旱半干旱地区的研究主要采用现有的SEBAL模型直接进行计算，而SEBAL模型中的参数基于荷兰、巴西等湿润地区的观测资料得到，与中国干旱半干旱地区的实际情况存在明显差异。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的缺陷，基于E0S/M0DIS卫星数据，通过地表能量平衡原理提出一种针对干旱半干旱地区的地表蒸散遥感反演方法。本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案
一种针对干旱半干旱地区的地表蒸散遥感反演方法，包括如下步骤 步骤A，获得并处理E0S/M0DIS遥感数据
A-1，获取遥感数据，所述遥感数据包括土地覆盖指数、植被指数、地表温度和反照率数
据；
A-2，对所有数据进行空间投影转换，统一到相同的空间参考框架下；
A-3，运用时间序列谐波拟合方法对遥感数据中的植被指数和地表温度进行去云处理
配
程
A-4，从植被指数数据中提取成像时太阳天顶角数据；
A-5，将地表温度和反照率数据按月进行合成处理，与归一化植被指数NDVI数据相匹步骤B，近地表气温反演及大气透过率计算
B-1，以气象站点的遥感数据为研究数据集，通过回归分析建立近地表气温的经验方
权利要求
1. 一种针对干旱半干旱地区的地表蒸散遥感反演方法，其特征在于包括如下步骤 步骤A，获得并处理E0S/M0DIS遥感数据A-1，获取遥感数据，所述遥感数据包括土地覆盖指数、植被指数、地表温度和反照率数据；A-2，对所有数据进行空间投影转换，统一到相同的空间参考框架下；A-3，运用时间序列谐波拟合方法对遥感数据中的植被指数和地表温度进行去云处理；A-4，从植被指数数据中提取成像时太阳天顶角数据；A-5，将地表温度和反照率数据按月进行合成处理，与归一化植被指数NDVI数据相匹配；步骤B，近地表气温反演及大气透过率计算B-1，以气象站点的遥感数据为研究数据集，通过回归分析建立近地表气温的经验方程 式中，7；为近地表气温(单位°C)，7；为地表温度(单位°C)，力为海拔(单位m)，M^/ 为归一化植被指数，θ为太阳天顶角(单位弧度)；Β-2，通过辐射传输方程模拟大气透过率随海拔的变化关系，建立大气透过率的经验方程 = 0.8194 +2.0.75xlCr5-,fe(2)步骤C，地表潜热通量计算 C-I，建立地表能量平衡方程Rn = G^-H +LE(3)式中，兄为净辐射通量，G为土壤热通量，//为显热通量，LE为潜热通量；C-2，计算地表净辐射通量兄，计算公式为 式中，α为地表反照率，ε为地表比辐射率，尺丨为太阳短波辐射，兄丨为下行长波辐射即到达地表的大气长波辐射，兄丨为上行长波辐射即地面长波辐射；其中 Rs丨、&丨和&丨的计算公式如下 式中，为太阳常数，θ为太阳天顶角(单位弧度)，&为日地距离订正系数，ea为大气比辐射率，δ为斯特芬-波尔兹曼常数，7；为根据公式(1)进行遥感反演所得到的近地表气温；C-3，计算土壤热通量，分为植被覆盖区和非植被覆盖度分别进行计算
全文摘要
本发明公开了一种针对干旱半干旱地区的地表蒸散遥感反演方法。本发明首先获得并处理EOS/MODIS遥感数据，然后进行近地表气温反演及大气透过率计算，之后根据地表能量平衡方程，通过求解净辐射、土壤热通量和显热通量，得到地表潜热通量，最后根据地表潜热通量数据计算得出地表蒸散数据；本发明针对中国西北干旱地区气象站点稀少的特点，建立了基于遥感数据的近地表气温反演模型以及大气透过率计算模型，利用遥感反演气温代替站点观测气温参与计算，充分利用了EOS/MODIS数据的多种遥感产品，减少了对气象等观测资料的要求。
文档编号G01N33/24GK102253184SQ201110178009
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者孙德勇, 徐永明, 白淑英, 赵巧华 申请人:南京信息工程大学