專利名稱：一種測量地表蒸散量的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地表蒸散量測量方法及其系統(tǒng)，尤其涉及一種通過有限遙感數(shù)據(jù) 測量蒸散量的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
蒸散是水汽從田間土壤和作物進(jìn)入大氣的一個動態(tài)過程，包括土壤的蒸發(fā)和植被 的蒸騰兩個方面。蒸散涉及的因素多，如氣象參數(shù)、地表水分狀況、人類社會經(jīng)濟(jì)活動和農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)水平及生產(chǎn)結(jié)構(gòu)等。遙感技術(shù)能夠提供地表的多源多維多時相信息，為地表蒸散量 測量開辟了新的途徑。傳統(tǒng)的地表蒸散量測量是用觀測點(diǎn)上的數(shù)據(jù)來進(jìn)行的，其中應(yīng)用最多的是氣象觀 測數(shù)據(jù)。要實(shí)現(xiàn)大范圍區(qū)域的蒸散測量，遙感技術(shù)是可行的途徑之一。衛(wèi)星遙感蒸散測量 從20世紀(jì)70年代開始，針對地表水分監(jiān)測和蒸散測量，利用遙感作為其中的輸入?yún)?shù)， 已經(jīng)產(chǎn)生了眾多的蒸散模型和方法，如基于能量平衡的單層模型、雙層模型和多層模型， 由Penman(1948)提出的基于遙感數(shù)據(jù)源的彭曼模型以及Bastiaanssen等(1998)提出的 SEBAL(Surface EnergyBalance，陸面能量平衡模型)模型等。這些方法中，需要?dú)鉁睾惋L(fēng) 速等過多非遙感參數(shù)，但這些參數(shù)難以通過遙感手段獲取，限制了這些模型在實(shí)際應(yīng)用中 的可操作性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用遙感技術(shù)進(jìn)行地表蒸散量測量的新方法及其系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的之一，采用的技術(shù)方案如下一種測量地表蒸散量的方法，其步驟包括1)通過數(shù)據(jù)提取模塊從地表實(shí)驗(yàn)區(qū)已有遙感和氣象數(shù)據(jù)庫中提取與蒸散密切相 關(guān)的生態(tài)參量；2)構(gòu)建蒸散量測量模塊，其中包括一混合型線性雙源遙感蒸散模型，具體為根據(jù) 已有線性雙源遙感蒸散模型，簡化其中的裸土蒸散模型和植被蒸散模型，引入經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，得 到的模型如下ET = Rn^a0 +ChNDVPT+;2態(tài);1 +，)式中，ET為地表蒸散，Rn為地表凈輻
丄 max min max min ，
射，NDVI為歸一化植被指數(shù)，Tfflax為最高空氣溫度，Tfflin為最低空氣溫度，a0, ai; a2和a3為經(jīng) 驗(yàn)系數(shù)；3)通過實(shí)驗(yàn)區(qū)數(shù)據(jù)提取模塊從地表實(shí)驗(yàn)區(qū)已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫提取模型的參數(shù)值，通 過回歸計算得出模型的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的值；4)通過測量區(qū)數(shù)據(jù)提取模塊提取測量區(qū)已有遙感和氣象數(shù)據(jù)庫中模型的參數(shù)，和 步驟3)得到的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)都輸入模型，得到測量區(qū)蒸散量的值。所述步驟1)與蒸散密切相關(guān)的生態(tài)參量包括太陽短波輻射、空氣溫度、水汽壓差、大氣CO2濃度和植被根部土壤含水量。所述步驟2)選擇地表凈輻射&和空氣晝夜溫差的倒數(shù)l/(Tmax_Tmin)來簡化裸土 的蒸散模型，空氣晝夜溫差的倒數(shù)用來表示土壤含水量，同時增加經(jīng)驗(yàn)性系數(shù)來獲得簡 易裸土蒸散模型
權(quán)利要求
一種測量地表蒸散量的方法，其步驟包括1)通過實(shí)驗(yàn)區(qū)數(shù)據(jù)提取模塊從地表實(shí)驗(yàn)區(qū)已有遙感和氣象數(shù)據(jù)庫中提取與蒸散密切相關(guān)的生態(tài)參量；2)構(gòu)建蒸散量測量模塊，其中包括一混合型線性雙源遙感蒸散模型，具體為根據(jù)已有線性雙源遙感蒸散模型，簡化其中的裸土蒸散模型和植被蒸散模型，引入經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，得到的模型如下式中，ET為地表蒸散，Rn為地表凈輻射，NDVI為歸一化植被指數(shù)，Tmax為最高空氣溫度，Tmin為最低空氣溫度，a0，a1，a2和a3為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；3)通過實(shí)驗(yàn)區(qū)數(shù)據(jù)提取模塊從地表實(shí)驗(yàn)區(qū)已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫提取模型的參數(shù)值，通過回歸計算得出模型的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的值；4)通過測量區(qū)數(shù)據(jù)提取模塊提取測量區(qū)已有遙感和氣象數(shù)據(jù)庫中模型的參數(shù)，和步驟3)得到的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)都輸入模型，得到測量區(qū)蒸散量的值。FSA00000265831700011.tif
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)與蒸散密切相關(guān)的生態(tài)參量包 括太陽短波輻射、空氣溫度、水汽壓差、大氣CO2濃度和植被根部土壤含水量。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2)選擇地表凈輻射Rn和空氣晝夜 溫差的倒數(shù)l/(Tmax-Tmin)來簡化裸土的蒸散模型，空氣晝夜溫差的倒數(shù)用來表示土壤含水 量，同時增加經(jīng)驗(yàn)性系數(shù)al來獲得簡易裸土蒸散模型
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2)選擇地表凈輻射Rn，空氣溫度 T、空氣晝夜溫差的倒數(shù)1/ (Tmax-Tmin)，同時增加經(jīng)驗(yàn)系數(shù)a2和a3來獲得簡易植被蒸散模型
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3)提取的模型的參數(shù)包括地表 蒸散ET，地表凈輻射Rn，歸一化植被指數(shù)NDVI，最高空氣溫度Tmax，最低空氣溫度Tmin。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述地表為農(nóng)田地表。
7.一種測量地表蒸散量的系統(tǒng)，其特征在于，包括測量模塊，其中包含一蒸散模型；實(shí) 驗(yàn)區(qū)的數(shù)據(jù)提取模塊，用于根據(jù)模型的參數(shù)提取實(shí)驗(yàn)區(qū)氣象、遙感數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)；回歸計算 模塊，用于通過回歸計算得出模型的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；測量區(qū)數(shù)據(jù)提取模塊，用于根據(jù)模型參數(shù)提 取測量區(qū)氣象、遙感數(shù)據(jù)庫的參數(shù)，輸入蒸散模型，得出測量的蒸散值。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的蒸散模型如下
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量地表蒸散量的方法及系統(tǒng)，具體包括。從地表實(shí)驗(yàn)區(qū)已有遙感和氣象數(shù)據(jù)庫中提取與蒸散密切相關(guān)的生態(tài)參量；根據(jù)已有線性雙源遙感蒸散模型引入經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，得到蒸散模型式中，ET為地表蒸散，Rn為地表凈輻射，NDVI為歸一化植被指數(shù)，Tmax為最高空氣溫度，Tmin為最低空氣溫度，a0，a1，a2和a3為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；從地表實(shí)驗(yàn)區(qū)已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫提取模型的參數(shù)值，通過回歸計算得出模型的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的值；提取測量區(qū)已有遙感和氣象數(shù)據(jù)庫中模型的參數(shù)，連同經(jīng)驗(yàn)系數(shù)都輸入模型，得到測量區(qū)蒸散量的值。本發(fā)明的測量方法基于混合型線性雙源遙感蒸散模型，既有明確的物理基礎(chǔ)，又具有輸入?yún)?shù)少、簡單、靈活、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N33/24GK101957360SQ20101027908
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者姚云軍, 張寧, 秦其明, 趙少華 申請人:北京大學(xué)