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《中国科学院研究生院(遥感应用研究所)》 2004年
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基于植被蒸散法的区域缺水遥感监测方法研究

宋小宁  
【摘要】:内蒙古半干旱地区存在着严重的缺水问题。本文结合973子课题(G2000077907)——“定量遥感在西部生态环境建设中的应用示范研究”,以不同退化程度的草地为主要研究对象,围绕着区域缺水这个主题,从MODIS卫星遥感数据预处理、地表参数的遥感定量反演、到区域缺水遥感监测方法的改进开展了一系列的研究,主要工作包括以下几方面: 从地表能量平衡原理入手,结合地面同步实测数据和气象数据,运用遥感蒸散法,建立了基于亚像元的半干旱地区区域双层蒸散模型(SRDEM);其中,考虑到叶面积指数与植被的几何粗糙度之间有密切关系,引入叶面积指数计算动力传输粗糙度长度,从而改进显热通量算法。并通过地表缺水指数研究区域缺水状况,实现对表层土壤水分的定量反演。 地表缺水指数物理意义明确,定量精度较高,但涉及参数较多,且部分仍依赖于地面气象台站及同步观测的微气象资料,实时性相对较差。因此本次研究从分析植被冠层反射、发射光谱与植被冠层水的成因关系入手,直接运用卫星遥感参数——植被指数、植被组分温度、归一化植被水分指数,组成植被冠层水综合指数(VTWSI),以反演植被冠层水分含量。 地表缺水指数是通过基于亚像元的双层蒸散模型提取的,它既考虑了土壤的水分蒸发,又考虑了植被的蒸腾。目前主要是通过建立地表缺水指数和实测土壤水分之间的经验关系式,提取土壤水分含量。考虑到半干旱地区植被冠层水主要由土壤水提供,但植被供水状况与植被水分实际状况之间存在着一定的“滞后”,而在监测区域缺水或旱情的实际应用中,人们更关心的是植被实际水分状况,但仅考虑植被冠层水对于半干旱地区的区域研究也是不够的。鉴于此,本文运用遗传规划算法,建立了地表缺水指数与植被冠层水分、表层土壤水分含量之间的定量关系。通过模拟值与实际值之间的对照分析及敏感性分析表明所建定量关系式是比较理想的,而且该定量关系在植被覆盖区不但考虑了土壤水,同时还加入了植被冠层水,说明能够应用到地表缺水的研究,从而改进了运用遥感蒸散法监测区域缺水的方法。 运用MODIS卫星遥感数据定量反演了地表温度、植被/土壤组分温度、地表反照率、叶面积指数、植被覆盖度等地表参数,作为模型计算的输入。为满足基于亚像元尺度 基于植被蒸散法的区域缺水遥感监测方法研究 的双层蒸散模型需求,本文选择遗传算法利用MODIS热红外多波段数据,实现了基于 亚像元尺度的植初土壤组分温度反演,为地表能量平衡、蒸散研究提供更精确的参数。 云一直是图像处理、图像分析的一大障碍,由于本研究区常见多云天气,为使从 遥感数据提取的参数更精确,在大气校正的前提下,进行云的检测分析是很有必要的。 在云检测多种研究方法中,一般采用阐值法来提取云的信息。由于闽值法带有一定主 观性,本文探讨了云检测指数和基于空间结构分析和神经网络的云自动检测算法,其 检测结果较常规闭值法精度高、效果好。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(遥感应用研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:S127

【引证文献】
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2 李新辉;宋小宁;冷佩;;利用CHRIS/PROBA数据定量反演草地LAI方法研究[J];国土资源遥感;2011年03期
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4 宋小宁;赵英时;;改进的区域缺水遥感监测方法[J];中国科学(D辑:地球科学);2006年02期
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7 宋小宁;朱小华;李新辉;;土壤湿度的空间变异特征及尺度效应分析[J];中国矿业大学学报;2012年04期
8 李卫;周冀衡;张一扬;邓建华;邓云龙;杨荣生;解燕;杨虹琦;汤浪涛;;云南烤烟钾含量的时空变异特性研究[J];中国烟草学报;2010年05期
9 王颖杰;商彦蕊;郭建谱;赵文双;黄定华;;农业旱灾遥感监测方法综述[J];灾害学;2006年04期
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1 王纯枝;毛留喜;吕厚荃;陈健;宇振荣;;基于作物缺水指数的区域旱情遥感监测[A];中国气象学会2007年年会生态气象业务建设与农业气象灾害预警分会场论文集[C];2007年
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1 刘文娟;应用遥感方法估算区域实际蒸散量的时空变异性[D];西北农林科技大学;2011年
2 李玉霞;岷江上游毛儿盖地区生态水信息指标参数遥感量化研究[D];成都理工大学;2007年
3 杨红娟;遥感腾发模型研究及其在干旱区平原绿洲的应用[D];清华大学;2009年
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1 杨何群;基于遥感和DEM的山区—平原地表水热通量估算及对比分析研究[D];兰州大学;2006年
2 鲍平勇;半干旱区域日蒸散发估算的遥感研究[D];河海大学;2007年
3 达日玛;基于MODIS数据的区域蒸散发量遥感估算及其应用[D];内蒙古师范大学;2010年
4 吴远龙;基于改进的SEBS模型黄河三角洲蒸散发遥感反演及其时空变化研究[D];中国石油大学;2010年
【共引文献】
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1 蔡薇;郭洪海;隋学艳;杨丽萍;;基于混合像元分解提取小麦种植面积的技术与方法研究[J];山东农业科学;2009年05期
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3 戴晓琴;;浅谈遥感技术在土地利用中的应用[J];安徽农学通报;2008年23期
4 陈会明;;浅谈遥感技术在农业生产中的应用[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年19期
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6 李明;王季槐;沈海亮;;宁夏野生蒺藜种群格局的统计分析[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年11期
7 张莉娜;;土壤表层有机质空间分析的遥感技术应用综述[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年17期
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9 兰慧娟,吴楚,夏彭飞;天葱生境土壤中速效N·P·K的空间分布[J];安徽农业科学;2005年10期
10 余昊;王运兵;王国昌;刘洋;;中黑盲蝽空间格局的地质统计学分析[J];安徽农业科学;2006年24期
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1 饶欢;张智勇;;一种基于ENVI的区域环境分析方法[A];河南地球科学通报2008年卷(下册)[C];2008年
2 许军强;白朝军;孙珂;王明常;;基于TES算法的地表温度反演应用研究[A];河南地球科学通报2009年卷(上册)[C];2009年
3 郭朝辉;龚亚丽;;利用环境减灾卫星进行干旱灾害监测研究[A];全国旱情监测技术与抗旱减灾措施论文集[C];2009年
4 傅新;刘高焕;黄翀;刘庆生;;人工堤坝影响下的黄河三角洲海岸带生态特征分析[A];全国地质制图与GIS学术论坛论文集[C];2011年
5 孙周亭;张超;杨建宇;朱德海;;基于空间插值法的耕地等别快速评价方法研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
6 邓书斌;秦禹;;ENVI/IDL在农业遥感中的技术框架研究[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
7 郭朝辉;亓雪勇;龚亚丽;;环境减灾卫星监测森林火灾应用研究[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
8 王卓君;;基于ETM+数据的南京地区土地利用分类制图[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
9 赵春雷;李二杰;姚树然;;基于GIS、GPS技术的蝗虫灾害遥感监测系统[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
10 马智宏;王秋平;朱大洲;黄文江;王北洪;周全;;自主研发的成像光谱仪应用及建模初探[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
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1 周兴东;徐州市城区景观格局时空变化遥感监测与分析[D];山东科技大学;2010年
2 汤春瑞;水下目标声图像多分辨率分析及识别研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 张忠华;喀斯特森林植被种群生态学与群落稳定性分析[D];华东师范大学;2011年
4 陈韶斌;基于知识推理和视觉机理的遥感图像目标识别方法研究[D];华中科技大学;2010年
5 陈雁;可见光遥感图像分割与提取研究[D];中国科学技术大学;2010年
6 陈春雷;多尺度林业遥感数据融合技术的应用研究[D];北京林业大学;2011年
7 郑光辉;江苏部分地区土壤属性高光谱定量估算研究[D];南京大学;2011年
8 丁晓东;农田养分流失风险评价及养分平衡管理研究[D];浙江大学;2010年
9 邓睿;多源遥感数据和GIS支持下的台风影响研究[D];浙江大学;2010年
10 曾和平;金沙江支流龙川江流域河流输沙特征及其对气候和地表覆被变化的响应[D];昆明理工大学;2009年
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1 李硕;基于Vis/NIR光谱不同粒径下土壤碳氮的预测研究[D];华中农业大学;2010年
2 韩筱婕;基于城市热岛减缓的湖泊湿地景观功能连通性研究[D];华中农业大学;2010年
3 胡红;矿区植物胁迫作用与遥感信息提取[D];山东科技大学;2010年
4 陈林;基于GIS的流域水文数据的时空分析[D];山东科技大学;2010年
5 张京钊;基于LUCC与RS/GIS的济南市生态安全评价[D];山东科技大学;2010年
6 邢著荣;基于辐射传输模型和CHRIS数据反演春小麦LAI[D];山东科技大学;2010年
7 唐红梅;基于辐射与空间信息的遥感图像检索[D];山东科技大学;2010年
8 李新芝;基于多源遥感数据的矿区植被信息监测方法研究[D];山东科技大学;2010年
9 周建辉;基于3S技术的土地开发整理规划研究[D];广西师范学院;2010年
10 汤传勇;基于数字流域的左江流域生态环境评价研究[D];广西师范学院;2010年
【同被引文献】
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1 朱小茜;耿明;鲁红侠;;云南烤烟标样烟叶中多酚类化合物与等级的关系[J];合肥师范学院学报;2008年06期
2 张和喜;迟道才;尹光华;刘作新;王晓瑜;;东北丘陵半干旱区参考作物蒸散量计算方法比较[J];安徽农业科学;2007年03期
3 肖汉乾;张一扬;周冀衡;胡志明;;烟叶K含量空间变异特征及与生态因子的相关性研究[J];安徽农业科学;2007年04期
4 邵惠芳;郭波;任晓红;刘余里;王克宾;;云南烤烟主产烟区烟叶化学成分比较分析[J];安徽农业科学;2007年07期
5 李新,陈贤章,曾群柱;利用数字地形模型计算复杂地形下的短波辐射平衡[J];冰川冻土;1996年S1期
6 王书功,康尔泗,金博文,王新平;黑河山区草地蒸散发量估算方法研究[J];冰川冻土;2003年05期
7 洪刚,李万彪,朱元竞,赵柏林;卫星遥感估算淮河流域区域能量通量的方法研究[J];北京大学学报(自然科学版);2001年05期
8 阿布都瓦斯提·吾拉木,秦其明,朱黎江;基于6S模型的可见光、近红外遥感数据的大气校正[J];北京大学学报(自然科学版);2004年04期
9 李崇贵,赵宪文;林区地形起伏对Spot5遥感图像几何精校正的影响[J];北京林业大学学报;2004年02期
10 刘丽娟,昝国盛,葛建平;岷江上游典型流域植被水文效应模拟[J];北京林业大学学报;2004年06期
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1 敬书珍;倪广恒;;基于遥感的城市蒸散发对土地利用/覆盖的响应研究[A];2008年全国城市水利学术研讨会暨工作年会资料论文集[C];2008年
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1 韦红波;区域植被水土保持功能遥感评价研究[D];西北农林科技大学;2001年
2 邓孺孺;青藏高原地表反照率反演及冷热源分析[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
3 辛晓洲;用定量遥感方法计算地表蒸散[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
4 颜春燕;遥感提取植被生化组分信息方法与模型研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
5 乔平林;区域水资源动态变化遥感定量测算方法研究[D];山东科技大学;2004年
6 王黎明;吉林省西部区域遥感蒸散模型研究及其应用[D];吉林大学;2005年
7 韩惠;基于遥感技术的祖厉河流域土地利用/土地覆盖变化与蒸散发研究[D];兰州大学;2006年
8 简季;生态水遥感定量研究[D];成都理工大学;2006年
9 杨汉波;流域水热耦合平衡方程推导及其应用[D];清华大学;2008年
10 易永红;植被参数与蒸发的遥感反演方法及区域干旱评估应用研究[D];清华大学;2008年
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1 张俊华;应用3S技术对帽儿山地区森林水文效应评价的研究[D];东北林业大学;2001年
2 陈巧;单时相NOAA/AVHRR资料监测土壤湿度的研究[D];四川农业大学;2003年
3 李苗苗;植被覆盖度的遥感估算方法研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
4 查书平;基于RS与GIS的长江三角洲蒸散量研究[D];南京气象学院;2004年
5 赵立军;基于MODIS数据的北京地区土壤含水量遥感信息模型研究[D];中国农业大学;2004年
6 徐元进;高分辨率光谱遥感地面建模研究[D];中国地质大学;2004年
7 王娅娟;基于ASTER的穗帽变换与区域蒸散模型研究[D];中国农业大学;2005年
8 杨洪学;阿什河流域森林植被水源涵养功能综合评价[D];东北林业大学;2005年
9 卢娜;基于遥感的鄂尔多斯盆地蒸发量计算及植被指数分析[D];中国地质大学(北京);2006年
10 杨何群;基于遥感和DEM的山区—平原地表水热通量估算及对比分析研究[D];兰州大学;2006年
【二级引证文献】
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1 周曙光;张耀生;赵新全;米兆荣;;基于MODIS数据的黄河源区近地表气温遥感反演[J];草业科学;2011年07期
2 李新辉;宋小宁;周霞;;半干旱区土壤湿度遥感监测方法研究[J];地理与地理信息科学;2010年01期
3 杨何群;柏桦;王蔚;;利用ASTER数据估算肃南山地植被结构特征参数[J];干旱区资源与环境;2012年08期
4 卢新玉;谢国辉;李杨;陈蜀江;冯志敏;;基于IDL的MODIS 1B数据雪面温度反演[J];国土资源遥感;2010年04期
5 张杰;张强;黄建平;;空气动力学阻抗算法在半干旱区的应用比较和遥感反演[J];高原气象;2010年03期
6 周芬芬;商彦蕊;商慧莲;;邢台市旱情空间格局动态变化及其成因分析[J];水科学与工程技术;2010年01期
7 王维;王文杰;李俊生;吴昊;许超;刘孝富;刘锬;;基于归一化差值植被指数的极端干旱气象对西南地区生态系统影响遥感分析[J];环境科学研究;2010年12期
8 张文江;陆其峰;高志强;彭建;;基于水分距平指数的2006年四川盆地东部特大干旱遥感响应分析[J];中国科学(D辑:地球科学);2008年02期
9 顾世祥;何大明;李远华;崔远来;谢先红;;纵向岭谷区农业水管理调控措施[J];节水灌溉;2008年02期
10 李震坤;王云龙;钱艳园;高鹏;;基于植被指数和地表温度的冬小麦遥感干旱监测[J];北方环境;2011年08期
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1 王纯枝;毛留喜;吕厚荃;陈健;宇振荣;;基于作物缺水指数的区域旱情遥感监测[A];中国气象学会2007年年会生态气象业务建设与农业气象灾害预警分会场论文集[C];2007年
2 葛伟强;周红妹;杨何群;;基于MODIS数据的近八年长三角城市群热岛特征及演变分析[A];第28届中国气象学会年会——S2风云卫星定量应用与数值[C];2011年
3 葛伟强;周红妹;杨何群;贺千山;崔林丽;;基于MODIS数据的近八年长三角城市群热岛特征研究[A];第五届长三角气象科技论坛论文集[C];2008年
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1 卓义;基于遥感与GIS技术的内蒙古东部草原地区干旱灾害监测、评估研究[D];中国农业科学院;2011年
2 刘文娟;应用遥感方法估算区域实际蒸散量的时空变异性[D];西北农林科技大学;2011年
3 向大享;云参数法干旱遥感监测模型研究[D];武汉大学;2011年
4 张锦韬;红大烟叶化学成分与感官评吸质量特征及相互关系研究[D];湖南农业大学;2011年
5 贾艳红;黑河下游地下水波动带生态需水量空间分布研究[D];兰州大学;2008年
6 易永红;植被参数与蒸发的遥感反演方法及区域干旱评估应用研究[D];清华大学;2008年
7 翟进;基于遥感技术的干旱灌区水盐平衡及生态需水研究[D];内蒙古农业大学;2009年
8 张杰;半干旱区陆面过程参数化及其遥感反演研究[D];兰州大学;2009年
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1 杨晓峰;土壤湿度廓线综合反演试验研究[D];中国气象科学研究院;2011年
2 马宏伟;石羊河流域蒸散发遥感反演及生态需水研究[D];兰州大学;2011年
3 王瑞永;三维虚拟草原中生态信息管理技术研究[D];中国农业科学院;2011年
4 伍漫春;绿洲区域尺度水盐遥感研究[D];新疆大学;2011年
5 计淇才;遥感干旱指数的时空格局适应性研究[D];郑州大学;2011年
6 潘佩芬;生态水信息指标参数植被含水量遥感反演模型研究[D];成都理工大学;2011年
7 薛海燕;生态水遥感影像结构特征定量研究[D];成都理工大学;2011年
8 杜娟;曲靖清香型烤烟风格形成的土壤因素和烟叶品质特点分析[D];河南农业大学;2011年
9 陈玲;基于改进的SEBAL模型估算区域蒸散发[D];兰州大学;2007年
10 刘静;基于遥感技术的三峡库区农业干旱评价研究[D];西南大学;2008年
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4 孙宇章;郭兰萍;朱文泉;黄璐琦;潘耀忠;;不同生态环境类型药用植物资源的遥感监测方法[J];中国中药杂志;2007年14期
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10 汤世华,樊风雷,王云鹏,盛国英,傅家谟;土地利用变化的遥感监测及其与经济发展关系的研究——以增城市1998-2003土地利用为例[J];农业现代化研究;2005年05期
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10 刘惠民;园林生态城市的理论与应用研究[D];南京林业大学;2006年
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1 李琳;北京郊区植被覆盖度变化动态遥感监测[D];北京林业大学;2008年
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5 张士昌;基于MODIS的海河流域干旱遥感监测研究[D];河北师范大学;2011年
6 张淑杰;洪涝灾害遥感监测与灾情评价方法研究[D];南京信息工程大学;2005年
7 莫伟华;基于EOS/MODIS卫星数据的洪涝灾害遥感监测应用技术研究[D];南京信息工程大学;2006年
8 海全胜;近两年内蒙古沙尘暴遥感监测[D];内蒙古师范大学;2007年
9 刘静;毛乌素沙地植被覆盖动态变化的遥感监测[D];内蒙古农业大学;2009年
10 卓义;基于MODIS数据的蒙古高原荒漠化遥感定量监测方法研究[D];内蒙古师范大学;2007年
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