蒸散发遥感估算方法的研究进展

传统的估算蒸散发的方法虽然能够获取相对准确的均匀下垫面的蒸散发,但大多局限于点或田间尺度,难以反映蒸散发的空间异质性.遥感作为一种高效的空间信息获取和处理手段,被认为是估算陆面蒸散发的有效途径.近30多年来,随着技术的进步,发展了从简单的经验公式到结合陆面过程模型的陆面数据同化系统等基于遥感数据估算蒸散发的方法.本文总结了遥感估算地表蒸散发各种方法的输入数据、假设、原理、优缺点,并概括了遥感估算陆面蒸散发存在的主要问题和发展趋势.     

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.     

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.     

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．     

加拿大CRAE蒸散发模型开发应用

用我国北方一个试验站实测土壤蒸散发量资料和７个流域的实测水文资料对加拿大ＣＲＡＥ蒸散发模型的计算精度进行了检验。计算成果表明，模型中关于流域蒸散发互补相磁的物理成因基础在我国北方是客观存在的，模型中的各项计算公式也较合适，但结果全搬模型中参数进行分析计算，则效果不好，必须结合计算流域的地理特点，对某些重要参数优选，才能获得良好的效果。     

陆面蒸散发估算研究综述

文章将估算区域蒸散发的方法从理论和实践角度作了概述与分析,首先介绍了水热平衡理论、空气动力学理论在确定陆面蒸散发过程中的应用,总结了这些理论在实践应用中创立的各种模型,它们是彭曼(Penman)公式、互补相关理论、SPAC理论、参考作物腾发量法、遥感法等,对这些模型作了对比分析,最后介绍了检验这些模型的方法。     

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。     

基于蒸散发同化的流域ET过程模拟研究

采用集合卡尔曼滤波同化水文模型与遥感模型反演的蒸散发(ET)结果,获得更接近真实情况的ET,并利用同化后的ET结果进一步优化水文模型,从而获取连续精度较高的区域ET.通过对北京市沙河流域1999—2007年的ET过程研究显示,运用本方案可以改善水文模型对ET的估算精度,模拟出精度较高的流域蒸散发过程.     

月蒸散发能力解集模型研究

针对目前研究蒸散发能力解集方面的不足,对联合期望-方差模型进行改进并进一步扩展,建立了将月蒸散发能力解集到日蒸散发能力的解集模型.将模型应用于梅山气象站,1980~1985年蒸发资料用于确定模型参数,1986~1987年资料被合并为月蒸发量用于模型解集计算.结果表明:解集产生的日蒸发量序列随季节的变化趋势与观测值一致,并且变化幅度也与观测值基本一致,日蒸发量观测值与解集值的均值和标准差很接近,部分月份二者几乎相等;所建立的解集模型能够很好地将月蒸发量序列解集到日蒸发量序列,并充分反映日蒸发量的时间变异特性.     

基于遥感技术的人口估算——以西藏部分区县为例

随着遥感技术的发展,快速准确低成本的估算某地区总人口成为了可能。本文以研究区遥感影像目视解译得到的建筑物面积作为人口估算模型研究的媒介,对西藏9个区县建筑物面积与统计人口数据进行统计分析的结果表明,建筑物面积与统计人口数量之间的拟合度为0.836(P0.05),表明其相关性显著;因此对两个变量回归分析,结果为R~2=0.699,P=0.005,表明变量间存在显著联系,得到一元线性回归人口估算模型为yi=y_0+a_0*x_i,采用该模型估算其余15个区县2010年人口总数为899293,2010年普查人口为843820,估算误差为6.57%。本研究建立的人口估算模型能比较快速准确的估算出大范围内的人口,对人口普查具有实用意义。     

基于Landsat-TM数据鄱阳湖湿地植被生物量遥感监测模型的建立

建立合理的经验模型对地面植被生物量进行遥感监测是可行的方法．利用遥感影像获得的植被指数和实地得到的生物量做回归统计分析,得到近似的地面生物量估算模型,这种模型的合理性取决于数据处理的水平和样本数据的大小．任何模型在具体应用时都需要根据实际情况进行改进,生物量估算模型更是如此．该文首先说明了回归分析的理论依据和适用条件;然后基于大量的实地测量数据,选取了若干种植被指数,分别进行了植被指数与生物量的线性和非线性回归分析,结果表明,非线性回归得到的结果更优．但是不同于以往的是,该文从统计学的角度对这种结果做了进一步说明,指出这种分析的局限性,说明了模型的适用条件,希望结果能为比较准确地实施遥感监测和湿地调查提供参考。     

遥感技术和SEBAL模型在干旱区腾发量估算中的应用

陆地表面的腾发量分布具有很大的空间变异性,而传统方法只能进行点上的计算。为反映表面腾发量的空间特征,引入遥感技术和SEBAL(surface energy balance algorithm for land)模型。遥感技术能够方便、快捷地获取地面信息,而SEBAL模型则利用Landsat TM/ETM影像获取的遥感信息计算区域腾发量。该文在SEBAL模型的基础上,针对具体研究区域的客观情况进行参数改进,在ERDAS软件支持下,计算获得了研究区域地面反照率、地面温度以及各能量分量的空间分布。结果分析表明,参数改进后模型计算过程简捷,结果基本合理,具有广阔的应用前景,尤其对于缺乏观测资料的地区,更是一种行之有效的方法。     

基于ArcScan的遥感影像中水域信息快速提取方法

将遥感信息的动态性和地理信息系统的分析功能相结合,可以快速、准确地分析水域动态变化。作者在总结前人研究的基础上,提出了基于ArcScan自动矢量化水体边界、快速提取水域信息的方法,文章主要介绍了ArcScan模块、研究流程与具体的方法,并以安徽巢湖2个时期的水域信息提取为例,取得了很好的效果;实践表明,在遥感图像分类的基础上,基于ArcScan自动提取水域信息的方法获得底图要素,可以大大提高专题制图的质量、效率和灵活性。     

Ocean primary productivity estimation of China Sea by remote sensing

Ocean primary productivity is a key parameter in the research of globalcarbon cycle, ocean biological resources, and in evaluation of the feature and quality of ocean biological environment. Traditional shipboard measurement which is costly and time-consuming is impossible to obtain the spatial and temporal information on primary productivity on a large scale in a short period of time. Satellite remote sensing is an effective strategy to acquire the ocean information in near real time. Here we propose a model special for China Sea based on the concept of primary productivity using in situ primary productivity and environmental data from 1984 to 1990, and discuss every modeling parameter which can be retrieved by remote sensing in detail. The reliability of this model is tested by in situ data, and the comparison of other primary productivity models is made. We also analyze the temporal and spatial distribution of China Sea primary productivity in 2000. From our analysis the satellite remote sensing data have been proved very useful for ocean primary productivity study.     

森林叶面积指数遥感研究进展

介绍了叶面积指数(LAI)的不同定义,论述了LAI遥感定量估算的经验模型和物理模型.分析了森林LAI遥感定量反演和LAI多尺度问题的国内外研究进展.针对目前的研究进展和存在问题,就森林LAI遥感定量反演的研究趋势和方向进行了展望.     

雅江流域多源遥感驱动的SRM模型精度影响因子研究

利用多源遥感数据驱动SRM模型模拟雅鲁藏布江4个不同水文站控制流域的融雪过程,分析流域特征(面积、地形地貌因子、植被类型)、模型输入变量(气温、降水、积雪覆盖率)对遥感驱动SRM模型模拟精度的影响.研究表明:遥感驱动的SRM模型在雅鲁藏布江研究区域模拟精度较高,NSE系数达到0.83以上;但其精度受流域面积大小的影响,具有尺度阈,在一定面积尺度上模拟精度最大,流域地形越复杂,其模拟效果越差;植被覆盖类型影响融雪径流过程的模拟,进而影响模拟结果;模型3个主要输入变量气温、降水、积雪覆盖率对遥感驱动的SRM模型的模拟精度同样有很大程度的影响.研究结果对资料匮乏的高海拔地区水资源利用具有重要意义,同时可为遥感驱动的SRM模型的推广应用提供有效支撑.     

给水站选址的遥感多因子评价模型

为完善给水站遥感选址的评价内容,提高评价精度,从给水站选址的水源条件和防护条件进行研究,确定以水域分布、断裂密度、地形坡度、汇流累积量、地貌类型、地层岩性及植被覆盖度作为给水站选址的7个评价指标。利用ALOS、TM和DEM数据对上述指标进行提取和解译,并建立模糊隶属度函数对各指标进行规范化评价,采用层次分析方法分别计算各指标权重,采用加权合成算法建立给水站选址评估指数。研究区实地调查水源状况表明,选址评价指数与水源条件的决定系数R2为0.82,相关关系明显。根据选址指数对研究区进行评估分级,结果与理论分析一致。     

基于多时相遥感的煤矿区LUCC信息图谱

在地学信息图谱理论和GIS的支持下,以多时相遥感为LUCC数据源,针对煤矿区的特点,提出了建立四种LUCC信息图谱的方法。选择唐山市古冶区为研究对象,以3个时相(1987年、1992年和2001年)遥感图像为数据源,利用ENVI4.0对图像进行预处理和人机交互解译,通过ArcView3.2进行空间分析,生成了四种类型的LUCC信息图谱,计算了LUCC转移矩阵和概率转移矩阵。以1987-2001年时段为例,对空间格局和演变过程的信息图谱进行了详细分析。研究表明:基于多时相遥感数据,利用地学信息图谱研究煤矿区LUCC是一种先进可行的技术途径。