定量遥感地表通量讲座.pdf
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1、定量辿感地表通量中国科学院地理科学 与资源研究所遥感信息界茴是地球系统 地圈生物圈大气圈的纽带ELEMENTS OF SURFACE HYDROLOGY 1 5Springs or seeps Direction of movement of water or vaporFig.2-1 The hydrologic cycle.(Courtesy of Texas Water Commission.)区域地表通量涉及全球变化三大主题 碳循环、水资源和食物纤维中的核心问题Carbon Cycle121.3:ossil Fuels&ement Production4,000Soils 1,580S
2、urface Ocean 1,020Marine Biota 3Dissolved Organic Carbon F-Evapotranspiration植被二氧化碳同化通量模型ELA In=K LA In Ds=C-d)2%2(p82 Jz2 m(T)2(ra+rc+rm)zzk K?(z-d)2 乌图07 位+1+G)电一屹一)E=Z2Z Kra u e.-T-dzra+rc)z z2(z-d)2Om(T)2(z-d)2公任)2(%+1)(147)(00)二 G(02一%)E(二 十 匕)一 4(062)用+电)遥感地表通量监测系统反演界面之一司 Separation of LEs and
3、Uv凶this step for calculationsof seperation of LEs and LEv.physical parameters|Save in memoryC Save as fileI _Formula LEsFormula LEvbl*(1-pl)-(p2*p3)*(b3-b4)/b2)b5*(l-p4)-(p2*p3)*C(b6-b4)/b2)土壤水分利用率模型1 _ 1丁中一%=(1sp-T呼)=(T1ra-TQ+P(S,D,VAt9,as)-1-=t&v+(Lt)%+NDVI-NDVL f=-MNDVI-NDVL v UJ7 X0.061 dmp-1 dm
4、a我国北方东部九八年四月二日 气象卫 星的彩色合成影像图南四湖我国北方东部九八年四月二日 地表反射率分布图我国北方东部九八年四月二日叶积指数分布图我国北方东部九八年四月二曰 混合象元分 解的土壤表面 温度我国北方东部九八年四月二日 混合象元分解的冠层表面温度我国北方东部九八年四月二日下午二时土壤蒸发分布图我国北方东部九八年四月二日 下午二时作物蒸腾分布图我国北方东部九八年四月二日 土壤水分有效利用率分布图我国北方东部九八年四月二日 作物缺水指数分布图华北部分地区2000年3月21日14时作物蒸腾区域分异0-5050-100100-150150-200200-250250-300口华北部分地区2
5、000年4月16日14时作物蒸腾区域分异 1 0-50m 50-100100-150 150-200|1 200-250|1 350-30000-350华北部分地区2000年4月16日14时土壤水分利用率分布0-0.102030405060708090.9-1.4,定量遥感反演作物蒸腾及 植被二氧化碳同化通量(思路2)要点 提出了有别于同南国际上多角度选感分解混合 像元地表温度的全新思路:PCACA算法以及理 论定住算法,.并a提出了二层分层能量切割算法,摆脱了难以逐个象元获取的通量阻力网参数.分解了混合象元的反黑率.联合二层分层能量 切割算法,分斛了混合象元的净辐射通量.克服了传统以Beer
6、定律分解净辐射通量的不确 定性.元一像、J“等覆盖率线绝对干线合元面度 混像表温0 0.30 0.60 0.90覆盖率图1像元排序对比算法(PCACA)的 梯形结构和各种线和点的理论定位I I i I I I i i I I I I0.00 0.25 0.50 0.7S 10图6植被冠层表面温度一覆盖率相关散点图元被层面度K 像植冠表温0.79:5(1-而)+叫p C+-L r 4%VWp c+0.79crZ 4%0.7 S(l a3M)+oqT蚓h-(Tg/4a A0.7S(l-0 so)+bqRy +rSDa空+0.7crTSDaVDo.79S(1-%)+*力+PCpPCp+0.79次7工
7、可操作二层蒸散模型的优化的效果308307306305 肥 嵋304303302丛 JkJMIk301 10 0.2 0.4 0.6 0,8 1 1.2覆盖率3010 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5覆盖率可操作二层蒸散模型的优化的效果 1 04 04 l i i i i i it-Dat e可操作模型的优化的效果可操作二层蒸散模型的优化的效果(1)以等零植被线和100%植被线上的气象数据和热 量平衡方程的计算,实现了干线的正确定位。以研究 区内大范围水体进行定标的方法实现了湿线的正确定 位。由于梯形框架中干线和湿线得到准确定位,从而 决定了整个梯形框架的位置,使得像元排序对比法和 分层
8、能量切割法得以更正确开展;(2)运用地表温度非土壤水分影响参数的区域反演以 及研究区内它们的均值计算新的地表温度的方法,获 取了只受土壤水分控制的区域地表温度,从而能够使 建立的斜率方程具有坚实的物理基础,为调整前混合 像元地表温度分解(第二次地表温度分解)铺平道 路;解决了进行准确分解混合像元地表温度的关键问 题。3,通过模型的优化及其地面验证,证明了二层 模型的像元排序对比方法(PCACA)的应用 价值:也就是在模型反演中尽量避免非遥感参 数,即气温、气湿、空气动力学阻抗和水汽阻 抗。尽量利用遥感参数及其像元之间的比较,即反照率、表面温度、粗糙度、植被指数和覆 盖率和表面温度一覆盖率的散点
9、图。虽然在非 土壤水分因素对地表温度的影响的排除中,我 们仍利用了像元尺度的非遥感参数,但是在非 遥感参数的空间扩展方法中尽量采用了像元排 序对比方法,充分发挥遥感参数在像元对比后 的相对值具有较高精度的优势通过模型的优化及其地面验证,基本证实了可 操作二层模型的基本假使的可用性:也就是热量平衡界面分为土壤表面和植被冠层 表面两层,即反照率、表面温度、粗糙度、空 气动力学阻抗、剩余阻抗、植被指数和覆盖率 分为两层;界面上空的气温、气湿和风速混合 为一层。界面以下的土壤水分供给率假设为同 源。土壤表面和植被表面的水汽阻抗在80%田 间持水量以上高端和凋萎系数以下低端均相 等。从而可以大大简化模型
10、的反演步骤,使其 具有可操作性。jEs/m2)44.1.1-53.2L 2-60.8.8-68.4 4-74.5S80.5.5-86.6.6-927.7-97.3.3-103.33.3-112.52.5-1 21.6 1.6-1 36.8 6.8-1 62.6 2.6-387.7利用.新可操作二层模型反 演的土壤蒸发分布图LEvW/m2)o0-55.555.5-68.9 68.9-77.877.8-867 86.7-95.595.5-104.4 104.4-113.3113.3-124.5 124.5-133.3 133.3-144.5 144.5-155.6 155.6-166.8 166.
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