黄河三角洲日蒸散发遥感估算及其空间格局特征分析

 蒸散发是水循环中的一个重要过程,研究蒸散发对农业灌溉、水资源合理利用和地区生态环境的可持续发展均有重要意义。本文基于Landsat TM数据和SEBAL模型,详细介绍了日蒸散发遥感估算的方法,分析了黄河三角洲蒸散发的数值特征和空间格局特征,并在此基础上研究了土地利用类型与蒸散发的关系。结果表明,2009年6月4日黄河三角洲日蒸散发量在0-9.11mm,平均值为5.31mm。蒸散量的空间分异特征较为显著,受下垫面条件的影响突出,高值区主要分布在东部以林地为主的国家级自然保护区和河口区大范围的盐田和养殖池、中部东营市区周边的平原水库区以及南部广饶县的优质农田区域。水体、林草地、建设用地和未利用地的日蒸散发空间分布频率图均呈单峰分布,耕地受作物类型空间分布差异等因素的影响而呈现为较明显的双峰分布。土地利用类型决定了日蒸散发的水平,不同下垫面蒸散发量的日均值从大到小依次为：水体、滩涂、苇地、林草地、耕地、建设用地和未利用地。     

基于SEBS模型的黑河流域蒸散发

利用MODIS遥感数据并结合地面气象观测数据,应用SEBS模型对黑河流域的蒸散发进行了估算,得到了黑河流域蒸散发的分布.结果表明:SEBS模型在估算黑河蒸散发上具有一定的精度,可满足区域日蒸散发估算的需要.     

黑河流域蒸散发分布的遥感研究

利用NOAA AVHRR资料，选取Priestley-Taylor公式作为计算蒸散发的模型，对黑河流域的蒸散发进行了研究，并利用有关资料对多种地表参数和蒸散发进行了验证，分析了蒸散发的时空分布特征．结果表明，对黑河流域蒸散发的遥感估算和一些地表生物物理参数的反演结果，与实测值基本吻合，说明文中所采用的方法估算蒸散发是可行的．寒漠、冰川、沙漠和戈壁等植被条件较差的地区的蒸散量极低．弱水三角洲和古日乃湖盆作为下游植被较好的地方其蒸散量有别于周围地区．中游绿洲的蒸散量与绿洲发展程度具有密切关系．河流两岸天然绿洲，明显与周围沙漠和戈壁区分开来．高覆盖度草地和沼泽蒸散量最高，其次为中覆盖度草地和林地．     

基于遥感双层模型的宝鸡峡灌区日蒸散发估算

本文选取了陕西宝鸡峡灌区为研究区,基于遥感双层模型,选择2000-2011年不同季节典型日的TM 数据,辅以气象观测资料,估算了宝鸡峡灌区典型日蒸散发,分析灌区内日蒸散发的时空分布以及不同土地利用类型日蒸散发季节变化.结果表明,基于遥感双层模型估算半干旱区的日蒸散发是可行的.模拟典型日中,春季晴日灌区日蒸散发约为5.06mm、夏季约为5.36mm、秋季约为4.24mm、冬季约1.03mm,呈单峰型分布,有较好的季节变化特征;不同季节日蒸散发的空间分布差异较大,不同土地利用类型的日蒸散发季节变化特征相似,但略有不同.利用Penman-Monteith公式计算值结合作物系数验证日蒸散发估算精度,其中耕地和林地相对误差约为20%,相关系数R2>0.7,表明遥感反演的日蒸散发精度较高.      

基于SEBS模型的辽河三角洲地表蒸发量的研究

利用MODIS数据,采用SEBS模型,结合地面站点观测的温度、湿度、风速、日照时数等气象数据,并结合地面气象观测数据,对辽河三角洲的蒸散发进行了估算,对辽河三角洲区域蒸散发量的时间分布特点进行了分析。得到了辽河三角洲蒸散发的分布结果,并对结果进行了可信度测试,结果表明模型在估算辽河蒸散发上具有一定的精度,可满足区域日蒸散发估算的需。     

基于SEBAL模型的不同覆被条件下区域蒸散发研究

应用遥感技术定量估算区域蒸散发较之传统方法具有很强的经济适用性。基于地表能量平衡原理的SEBAL模型和TM影像数据,结合黄河三角洲具体的土地利用方式和覆被类型,反演计算该地区不同时段的日蒸散发,追踪分析蒸发水分的来源。结果显示:4、6月区域蒸散发均值分别为2.99、4.74 mm。区内地表覆被情况显著影响地面蒸散发,进而影响潜水蒸散。8-9月份的芦苇湿地内,裸地潜水蒸发系数均小于1,芦苇地潜水蒸发系数一般大于1,在地下水埋深为5 cm时,芦苇地潜水蒸发量约为裸地的3倍。黄河三角洲地区潜水常年作为重要水源支持植被的生长发育,该地区开发建设应特别重视潜水与植被之间的相互作用关系与反馈调节机制,积极采取有效的人为调控和管理措施。     

基于特征空间法的美国南部大平原蒸散发遥感反演

蒸散发是地表能量平衡和水热循环的重要环节,准确估算对区域水资源合理开发利用、农业节水研究以及气候调节等至关重要。特征空间法作为蒸散发反演的主要方法之一,因其对地表参数的依赖较小,具有较好的优势。然而,该方法在干湿边界确定时却存在一定的主观性和不确定性,给出相应的干湿边界理论公式,以美国南部大平原为研究区,利用MODIS遥感数据,构建具有时空二维属性的地表温度——植被指数特征空间,获得了2017年美国南部大平原蒸散发;并采用站点数据进行验证,分析时空分布规律。结果表明:本文方法对于研究区地表蒸散发模拟精度较高,略微存在高估,与观测值相关系数(r)达到0.86,均方根误差(RMSE)和偏差(B)分别为1.07 mm和0.06。从时空特征分析,蒸散发年内变化呈单峰型分布,与植被生长周期相一致。此外,蒸散发季节差异显著,夏季蒸散发最高,春秋次之,冬季最低,并且四季蒸散发空间分布趋势均呈东南向西北递减。     

黄土丘陵沟壑区小流域蒸散发的遥感估算——以静宁县魏沟流域为例

利用TM遥感影像和地表热量平衡模型估算静宁县魏沟流域的蒸散发量,并结合地面实测资料进行检验,分析了该流域蒸散发的分布规律,研究了蒸散发量与土地利用、地表参数和地形参数的关系.结果表明,研究区当日蒸散发量为1.13～8.86 mm,平均4.94mm,分布上呈现由西北向东南递增的趋势;不同下垫面的蒸散发能力有一定差别,其中水体和林地的日蒸散发量最大;蒸散发量与INDV和高程等呈线性正相关,而与地表温度呈线性负相关.     

基于SEBAL模型的冀蒙接壤区ET反演

以位于半干旱地区的冀蒙接壤带为研究对象,利用SEBAL模型和邻近研究区10个气象站点的气象数据,反演得到研究区内各种土地覆被/利用类型的日蒸散规律,并与来自张家口市的蒸散数据作了比较,反演得到的蒸散发精度较高.研究结果表明:1)水体、林地蒸散呈现双峰结构,其他土地覆被/利用类型呈现单峰结构;2)研究区域内日蒸散发量的排序是:林地、水体、草地、居民点、未利用地、耕地、沙地.     

长江流域实际蒸散发的遥感估算及时空分布研究

蒸散发是地表水热过程的关键环节.准确估计蒸散发对气候变化研究、水资源管理、作物估产以及环境保护等具有重要意义.本文结合中国区域气候和土地利用特征,改进地表能量平衡系统(surface energy balance system,SEBS)模型,估算了长江流域多年蒸散发量.结合基于模型树集成算法获得的全球蒸散发观测产品以及基于流域多年水量平衡的年蒸散发数据,验证估算精度.结果表明:SEBS模型获得的长江流域蒸散发与基于全球通量观测站的蒸散发集成数据产品的平均相对百分比误差约为10.15%,确定系数为0.98,均方根误差为7.11 mm·月~(-1),具有较好的相关性和一致性,且可以达到更高的空间分辨率;SEBS估算的年均蒸散发与区域多年水量平衡结果的误差为6.29%,模型精度较为可靠;长江流域年均蒸散发总量变化不明显,在二级水资源区内蒸散发的变化量有较大的空间变异性,鄱阳湖流域年均蒸散发值最大,金沙江流域最小,汉江流域季节变异最明显;受气候和人类活动影响,高原地区、江汉平原、太湖流域蒸散发有较为明显的下降趋势.     

Models for calculating phreatic water evaporation on bare and Tamarix-vegetated lands

Groundwater is the main source of water consumption of natural vegetation in arid regions. It is an effective approach to study ecological water demand of natural vegetation by phreatic evaporation. In order to study the ecological water demand of Tarim river basin, based on the observation data of phreatic evaporation on bare lands at the Aksu Water Balance Experimental station from 1989 to 1996, by analyzing the relationship of phreatic evaporation, depth of phreatic surface and evaporation of water, taking the limit rate of phreatic evaporation as the control condition, and based on the objective law that the relation between phreatic evaporation and evaporation of water is nonlinear, we establish models for calculating phreatic evaporation on bare land, which can fully reflect the law of phreatic evaporation in the Tarim river basin. According to the data of depth of phreatic surface and soil moisture when pheratic level decline is caused just by evapotranspiration on Tamarix-vegetated land from 2003 to 2004, we calculate the amount of phreatic evaporation and set up models for calculating phreatic evaporation on Tamarixvegetated land. Phreatic evaporation on bare land and Tamarix-vegetated land could be transformed each other by a Tamarix vegetation conversion coefficient. The test results show that the calculation accuracy of the models is high and the models are suitable for Tarim river basin.     

联合TM和NOAA数据研究黄河三角洲地表蒸发(散)量

不同类型下垫面水热传输机制不同,利用专题地图(TM)数据将黄河三角洲分为植被覆盖区域、裸地和水面3类计算区域,结合NOAA数据,根据SEBS(surface energyba lance system)模型并适当修改,分别建立植被、裸地和水面蒸发(散)模型,依据模型计算了黄河三角洲区域蒸发(散)量。黄河三角洲蒸发(散)量较高,2002年农田平均蒸发(散)量814mm,湿地平均蒸散量为843mm,裸地蒸发量变化较大,平均为637mm,与地表湿润程度有关。计算的冬小麦、棉花蒸散量基本接近其需水量;遥感方法计算结果与点上观测结果比较接近,说明计算结果符合实际。     

城市不同绿地类型对土壤温度的调控作用

为评价城市不同绿地类型降温的差异,选择陕西渭南市具有代表性的林草混合、林地、草地及对比裸地进行地温测量,测量深度为5,10,15,20,25 cm,测量时段为14:00—16:00,20:00—22:00.结果表明,不同深度土温随时间变化而变化,两个时段各类型绿地地温都较裸地高,但晚上深层土壤差异较小;各样地相比,平均地温/深度变化斜率为裸地草地林地林草.对于林地而言,郁闭度0.9的林地5 cm深度地温较郁闭度0.65,0.55分别低出2.8℃,3.8℃,林地郁闭度对降温效应影响明显.研究证明,城市绿地的降温效应与绿地类型层次、树木郁闭度有关.     

基于时空融合技术的高精度遥感蒸散计算

在利用遥感数据进行蒸散计算时,常因云雨污染和单一传感器限制,导致影像数据缺失严重,特别是在一些景观破碎化程度高的地区,较难获取高时空分辨率的蒸散序列。以黄河三角洲为研究区,基于增强型时空自适应融合模型构建高时空分辨率的遥感数据集,结合地表能量平衡系统模型采用先估算后融合和先融合后估算两种方式估算了区域2020年高时空分辨率的蒸散时间序列,探讨了融合算法和蒸散模型相结合的可行性和估算精度。结果表明：增强型时空自适应反射率融合模型(enhanced spatial and temporal adaptive reflectance fusion model, ESTARFM)算法性能较好,融合反射率与实际反射率的相关系数均在0.85以上;地表能量平衡系统(surface energy balance system, SEBS)模型估算的显热通量与通量站数据的均方根误差(root mean squared error, RMSE)仅为57.8 W/m²,融合模型估算的水面蒸发与蒸发皿折算数据的相关系数达到了0.93;黄河三角洲蒸散量随季节变化较大,其中夏季蒸散量约占全年...     

朱溪流域地形特征对土地利用/覆被空间格局的影响

以朱溪流域为研究区,2007年SPOT遥感影像和1∶1万地形图为数据源,采用3S技术为平台,提取土地利用/覆被类型图,生成高程、坡度和坡向三个地形因子,研究地形因子对土地利用/覆被空间格局的影响.结果表明:1)林地和耕地主要分布在海拔470 m以下,且面积比例随着海拔的增高而减小.草地主要分布在海拔270 m～370 m,其比例只有0.33%.园地、居民点及工矿用地、水域和未利用地少量分布在270 m～470 m.2)耕地在坡度0°～7°所占面积比例最大.随着坡度增大,林地的面积比例逐渐增加.草地面积比例仅在坡度0°～7°之间分布有0.65%.园地面积比例在7°～15°最大,其后随坡度增大而减小.居民点及工矿用地、水域和未利用地三者的面积比例均随坡度的增大而不断下降.3)耕地在平地上的面积比例最大,占70.46%.林地占东坡、南坡、西坡和北坡的面积比例都最大,均占60%以上.园地在东坡、南坡和西坡的面积比例较大.草地在平地、西坡和北坡的面积比例较为一致,在东坡、南坡均没有分布.     

高精度称量式蒸渗仪数据处理方法研究?

蒸散发是地表能量循环与水循环的关键环节,蒸渗仪则是获取蒸散发量最为准确的仪器.但受到仪器噪声、风压等因素的影响,蒸渗仪数据在计算蒸散发量时会出现误差.本文通过对误差来源的分析,结合数据筛选阈值与数据平滑窗口大小的选择,给出蒸渗仪数据处理的一般流程,在此基础上分析了蒸渗仪观测蒸散发的季节变化,并与涡动相关所观察结果进行了对比.结果表明:本文的方法可以有效处理蒸渗仪数据,并解决了数据头尾作差计算而导致的蒸散量高估的问题,同时准确地计算蒸散发量;计算结果显示出怀来地区作物生长季内的蒸散规律——作物生长期间由于作物蒸腾作用,种植玉米蒸渗仪的蒸散发要高于裸土蒸渗仪的蒸散发,而生长末期由于蒸渗仪对桶内土壤水分的消耗,则呈现出相反的结果;同时,蒸渗仪观测结果与涡动相关仪观测结果也有良好的一致性,其之间的差异是由于灌溉不同步以及各自代表性不同所造成.     

基于RS和GIS的土地生态环境质量评价——以重庆市为例

在山地城镇中,地形地貌对土地生态环境质量及土地利用方式产生着重要的影响,笔者以重庆为例,利用遥感（RemoteSense,简称RS）与地理信息系统（GeographicInformationSystem,简称GIS）技术,参照《生态环境状况评价技术规范》,建立土地生态环境质量评价指数（LandEco—environmentIndex,LEI）模型进行评价分级,结果表明：重庆土地生态环境质量一小时经济圈明显好于渝东北和渝东南两翼,盆地好于山区,城口县和巫溪县土地生态环境压力大．这与重庆各地的土地利用、水资源、地形地貌等因素有关,也与实地考察和历史资料分析结果相吻合,表明评价模型是科学客观的,为城镇土地生态环境质量评价提供了一定的思路和方法．     

Hydrological Processes of Storm Runoff from Catchments of Different Land Uses

In this paper, a novel and efficient study on the hydrological processes of storm runoff from catchments of different land uses is conducted. The motivation is to precisely simulate the hydrological processes of storm runoff in the agricultural catchments with different patterns of land uses, i.e., forest, paddy, and upland, respectively. As it is discussed in this paper, different land use leads to different characteristics of storm runoff. In order to understand the changes in the hydrological processes of storm runoff from catchments of different land uses, the effects of rainfall intensity, initial soil moisture deficit, evapotranspiration rate, percolation rate, and retention capacity on hydrological processes of the catchments are taken into consideration. According to the principle of water balance, a general model to connect the separate hydrological processes is developed; then, the individual hydrological process is studied in detail： Firstly, the daily evaporation is calculated according to the relation between the actual evapotranspiration and the potential evapotranspiration rate; Secondly, the retention of storm runoff is plotted against the total rainfall, and the maximum storage is calculated; Thirdly, the percolation rate is calculated for each catchment.     

基于InVEST模型的黑河中游土地利用变化水文效应时空分析

基于1986, 1995, 2000和2010年土地利用数据和InVEST模型, 研究近25年来黑河中游的土地利用变化规律, 模拟不同土地利用格局下的流域产流量, 并采用多元线性回归模型分析不同用地类型对流域产流的影响。结果表明: 1) 黑河中游主要用地类型为未利用地、草地和耕地, 2000年后土地利用结构变化较大, 大量耕地转化为建设用地; 2) 经过反复检验, 发现当Z=7.3时, 模拟产流量与自然径流量最为接近, 从子流域来看, 产流深度呈现从东南部到西北部逐渐递减的空间分布规律; 3) 林地面积增加抑制流域产流, 而草地、建设用地和未利用地会促进产流, 耕地在不同的利用方式下会产生正负不同的水文效应。研究结果可为实现绿洲水土资源平衡提供借鉴。     

浇灌方式对盘装佛甲草养护耗水量及基质温度的影响

用盘装佛甲草设计制作8个浇灌试样,在福建省厦门市的夏季典型气候下,对比实测不同浇灌方式对试样水分蒸发量、浇灌耗水量及基质温度的影响.结论表明:在盘装佛甲草每日间歇裸浇1次的情况下,浇灌时间点对其日水分蒸发量影响不大,但对其逐时水分蒸发量有时序影响;在吸液材料持续浇灌情况下,吸液材料和吸液方式对盘装佛甲草的日水分蒸发量和逐时水分蒸发量均影响不大;与每日裸浇1次的间歇浇灌相比,在夏季连续高温下,利用吸液材料持续灌溉至少可节约用水18%且可显著降低基质温度均值和振幅值.此外,在持续高温条件下,盘装佛甲草3 d不浇灌,其日水分蒸发量将显著降低,6 d不浇灌,其日水分蒸发量将接近于零.