渭-库绿洲土地利用/覆被变化与蒸散量时空特征分析

以新疆维吾尔自治区渭干河-库车河三角洲绿洲为研究对象,利用支持向量机法(SVM)对1997和2015年Landsat TM/OLI遥感影像获取土地利用/覆被类型信息,基于SEBAL模型对研究区蒸散发(ET)进行估算并分析土地利用/覆被类型对ET的影响.研究结果表明:1997—2015年渭-库绿洲土地利用/覆被类型变化较显著,总体呈"一增四减"的变化趋势;不同土地类型的SEBAL模型参数和ET具有明显差异,而水体中ET与LAI、NDVI、SAVI之间呈反相对应;而研究区2期ET空间分布特征基本一致,整体表现为西高东低、北高南低的分布规律,植被覆盖越高,ET越高,而低植被覆盖区域地表温度越高,则ET越低,表明土地利用类型变化对ET的空间分布具有一定的影响..     

玛纳斯河流域积雪遥感地面同步观测

积雪作为冰冻圈主要组成部分,是全球能量和水循环的重要环节.利用卫星遥感技术获取的高时空分辨率的积雪分布和状态信息对寒区水资源管理、经济发展和社会稳定具有重要意义.目前,利用高分辨率光学和合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)卫星数据能够实现积雪覆盖范围的识别和雪层物化参数的反演,但识别和反演的精度在高寒山区条件下受地形影响严重.为改进现有识别和反演模型在山区条件下的适应性,以新疆天山北坡玛纳斯河流域为研究区,分别在2013年冬季积雪期和2014年春季融雪期进行了两次与SAR卫星同步的野外积雪观测,为山区积雪识别和积雪参数反演获取了地面实测光谱和积雪参数数据.对两次积雪观测的目的、方法和初步结果进行介绍.观测初步结果显示了积雪在研究区内空间分布不均一,季节性差异性明显,为后续通过高分辨率遥感手段获取山区积雪参数时间和空间变异性提供了基础.     

基于星载被动微波遥感的地表土壤湿度反演

为了解决传统地面测量站网络不能满足大尺度土壤水分的时、空间变化的问题，而利用微波在土壤水分反演方面具有的独特优势，总结了被动微波遥感模态反演土壤湿度的规律，提出了利用双谱模型计算土壤表面的发射率的方法，并对实验区进行了成功的地表土壤水分反演，取得了理想的结果，该成果对于利用被动遥感技术反演土壤湿度具有一定的技术推广意义。     

雷电冲击下变压器绕组故障仿真模型研究

利用大型变压器进行模拟故障的试验研究周期长、代价高,且不易获取试验数据,而通过仿真模拟故障可方便获取更全面的故障数据,有利于诊断方法的研究。现有冲击电压下绕组分布参数模型考虑不全面,误差较大,不利于进行故障特征分析。以一个单相双绕组变压器模型为例,利用有限元法计算了绕组分布参数,通过与多导体传输线模型对比,选择合理的电气参数建立改进的分布参数模型,仿真结果表明此模型可更准确进行雷电冲击下变压器绕组故障模拟,有利于故障特征分析和诊断方法的研究。     

基于卫星遥感的水体信息提取研究进展与展望

水体时空分布特征对于水资源监测与应用具有重要意义,而包括水体分布在内的地物覆盖类型分类和变化分析是遥感技术最常见的应用。对大区域的水体参数提取,尤其是高山无人区的水体的定量分析,利用卫星遥感数据进行水体位置、面积、形状和河宽等水体参数提取,不仅节省人力、保障安全,还提高了工作效率,已经成为一种快速获取水体参数的有效方法和手段。该文从4个方面对卫星遥感在水体信息提取上的应用现状进行综述:水体在电磁波波谱各波谱段的反射特性; 1980年以来国内外基于雷达和光学遥感数据提取水体信息的研究状况和具体应用方向;各种水体信息提取方法的工作原理和优缺点;应用卫星遥感技术提取水体信息面临的挑战和尚待解决的关键问题,利用遥感技术提取水体遥感信息的发展趋势展望。     

河南省丹江口水库汇水区土壤侵蚀动态变化

运用遥感技术手段、结合基础地理信息数据,通过长时间序列的影像数据进行研究区土地利用/覆被分类及变化信息提取、土壤侵蚀因子提取以及生态环境参数遥感反演.调查获取2000—2015年期间河南省丹江口水库汇水区生态系统构成、格局及生态系统状况时空变化特征.运用空间分析和计量模型定性和定量方法,研究生态系统格局及质量转变对土壤侵蚀的影响,对认识该区域侵蚀规律,进行水土流失防治和土地生产力评价都具有一定的参考意义.     

髋关节表面接触应力数学模型的建立及验证

基于体外实验的不可行性和有限元方法实现的复杂性,提出利用数学模型揭示髋关节表面接触应力与几何参数之间的关系进而模拟三维静态髋关节表面生物力学特性,并以此来研究人体髋关节表面的承载区域、应力分布以及接触应力峰值等属性。同时,利用有限元方法建立单足静立髋关节模型并进行模型分析,通过仿真结果与数学模型计算结果的对比,从髋关节表面接触应力分布和接触应力峰值2个方面对所建立的数学模型进行评价,验证数学模型的精确性和普适性。最后,利用髋关节表面接触应力数学模型对影响人体髋关节应力分布关键因素的量化分析,给出导致股骨头产生病变的病理因素。研究结果表明:在人体正常活动范围内,仿真结果与数学模型计算结果趋势与数值吻合度满足要求。     

喀斯特地区石漠化的空间格局及演化敏感性分析

以石漠化发育典型的贵州省为例,运用多因子综合分析、专家打分和层次分析等方法,建立多因素石漠化强度等级评价及石漠化演化敏感性分析地理模型;获取石漠化研究区的遥感及各类专题数据,在此基础上,定量化处理两种地理模型所需计算因子,计算得到贵州省石漠化等级空间分布及石漠化演化敏感性空间分布结果。通过两模型计算结果发现,贵州省石漠化演化敏感性强度与石漠化强度等级空间分布具有较高一致性。本研究得到石漠化空间分布和演化敏感性规律,可为喀斯特石漠化地区的治理与预警提供科学依据。     

立方体模型周边风致积雪飘移的数值模拟

基于两相流理论模拟立方体周围的积雪飘移.采用各向异性的雷诺应力模型(RSM),通过改进动量方程和湍流方程的源项来考虑雪的浮力和惯性力对风(空气相)的影响.以立方体模型为研究对象,首先将改进模型计算的表面风压分布与实测结果进行了对比,接着把改进模型的雪飘移计算结果与未改进模型的计算结果、实测结果进行了对比.结果显示,改进后模型的模拟结果与实测结果更加吻合,立方体模型周边雪颗粒的沉积侵蚀趋势表现一致.在立方体迎风侧的前方区域及两侧气流分离区出现了明显的侵蚀,紧靠背风侧后方区域出现了沉积.     

湿地降温增湿效应的数值模拟研究

采用数值模拟方法研究湿地对周边区域空气的降温增湿效应，建立了空气、水气的流动与扩散混合模型，描述给定空间的传热传质过程．控制方程包括连续方程、动量方程、能量方程和水气守恒方程．对每一相各自的流动，采用κ-ε双方程模型；对于两相的湍流流动，采用混合湍流模型．用FLUENT软件进行数值计算，得出给定区域的空气温度、相对湿度的空间分布．对实测案例进行了数值模拟，计算值与测定值符合良好，表明所建立的模型和计算方法可以很好地描述湿地对周边区域空气温度和湿度的影响．由等温线可以看到，低温空气的扩散在近湿地处，影响最大的区域距地面一定高度．冷空气从湿地边沿向远处及上下扩散，在温度最低区略有上升，到一定远处又下降至地面．对于相对湿度，在靠近湿地区域水气对地面附近的影响比气温影响明显，而远处水气对地面附近的影响不及气温影响大．     

基于Landsat 5 TM的祁连山区蒸散发遥感估算——以青海祁连县为例

蒸散发的估算在区域能量平衡和水分循环研究中具有重要意义.本研究利用Landsat 5TM数据和能量平衡模型相结合,通过遥感数据获取各参量,对祁连山区的日蒸散发进行估算,研究表明估算值与实测值基本一致,相对误差为4.23%,基本上满足了该区域蒸散发研究的精度要求.通过对蒸散结果的分析发现,该区域的日蒸散发空间分布受气候特征、地形因素、土壤供水条件及土地利用类型的影响比较严重,其分布趋势主要在空间上表现出随海拔的降低而降低,阳坡蒸散量大于阴坡,在土地利用类型上呈现按照"林地沼泽地水域草地耕地城乡工矿居民用地"的类型而降低的规律,而永久性冰川雪地以及裸土裸岩石砾地的蒸散发则随冰川面积的缩小而减小.     

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：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；SEBS模型估算的显热通量与通量站数据的均方根误差仅为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的40%，不同地物类型的年蒸散量差异明显，约在548.2-1289.9 mm/a之间；蒸散的空间分布格局受海陆分布和土地利用的影响显著，沿海的滩涂和水体蒸散量最高，自然植被明显高于人工地物；ESTARFM算法与SEBS模型的耦合方式对蒸散结果，先融合后估算方案的蒸散精度更高（R=0.88；RMSE=0.36mm/d），有效提高了蒸散的时空分辨率，更适用于黄河三角洲地区。     

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.     

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.      

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。     

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BEPS-Terrainlab v2.0模型鄂西犟河流域1999年—2016年蒸散发模拟分析

蒸散发在水循环中占据着重要地位,采用模型模拟法研究小流域尺度的蒸散发具有高时间、空间分辨率的优势.该文选取湖北省十堰市犟河流域为研究区,基于BEPS-Terrainlab v2.0模型,利用Landsat5-8遥感影像和气象资料等数据,以日为时间步长模拟了研究区内1999年—2016年的蒸散发.模拟结果与MODIS蒸散发产品MOD16A2进行对比,二者年内变化相关系数R2＝0.92,MODIS数据时空分辨率均低于模拟数据,但也在一定程度上验证了模拟的可靠性.模拟结果显示：时间变化上,流域内蒸散发在年内呈单峰状分布(春季156.9 mm、夏季302.5 mm、秋季133.5 mm、冬季18.5 mm);年际上呈现波动变化,有一定周期性,总体有上升趋势.空间分布上,流域内蒸散发分布植被区高于非植被区,不同植被类型蒸散发不同(阔叶>混交>针叶>农田),不同高程蒸散发也不同(500～700 m区间内最大).经过相关性分析,气温、太阳辐射对蒸散发年内变化影响较大,通过了0.01的显著性检验;叶面积指数、降水对年际变化影响较大,通过了0.05的显著性检验.     

广西风速资源的时空分布特征分析

选取广西1971～2015年91气象站点风速数据,辅以DEM与遥感本底信息数据,运用气候学方法和指数空间推算法,构建广西不同时间尺度的风速资源空间分析模型,模拟广西近地层年均、季度风速,利用交叉验证法进行对比验证,选出较高精度的模拟结果,分析广西风速资源时空分布特征。研究结果表明,基于指数空间推算法的风速空间分析模型,综合考虑海拔高度及下垫面类型等因素的影响,可模拟精度较高的风速资源分布情况。广西近地表风能资源丰富区主要位于钦州市、防城港市、北海市等沿海一带以及由大山脉的主脉与周围大片谷地构成的地形区,且该区域春季风速较高,冬季次之,秋夏季最低。     

基于PT-T和SBDART模型的桉树人工林蒸散量研究

本文基于PT-T蒸散发模型和SBDART辐射传输模式利用Landsat TM影像对广东省桉树林区域尺度的蒸散量进行了分析计算,蒸散量计算的参照物为同区域的天然混交林。实验结果显示:1）两类林区的区域蒸散量与归一化植被指数NDVI呈正相关关系,且增长率相近;2）相同地理环境条件下,桉树林区蒸散发量要大于天然混交林区,当植被指数为0.4时,24小时ET相差约0.18mm。以上结果说明桉树林在广东省这类湿润气候区依然存在生长优势,生长过程相对天然混交林将消耗更多的水分,并对该区域的水循环过程产生影响。     

汾河流域降水量及蒸发量的空间变异性分析研究

借助于地质统计学方法对汾河流域的多年平均降雨量和蒸发量的空间变异性进行了分析,揭示了多年平均降水量和蒸发量的空间变异特征,并应用Kriging方法进行空间插值.分析结果表明,汾河流域多年平均降水量和蒸发量在不同的分割距离范围内有不同的空间相关性,多年平均降水量具有比较明显的地带性,蒸发量分布变化地带性不强.