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区域水资源动态变化遥感定量测算方法研究

乔平林  
【摘要】:用遥感技术,实现大范围地表能量和水分动态监测,可以在水资源、气候、生态、农业等领域中发挥重要作用,过去几十丰的研究虽然取得了许多重要成果,但依然面临很多有待突破的重要问题。本文的主要特色是方法研究,对遥感计算地表蒸散的方法和模型做了较多的理论分析、数据验证以及改进和创新,并对空间和时间尺度问题作了一定的探讨,最后建立了基于遥感技术的区域水资源动态变化的数学模型。 论文还分析了蒸散模型的空间尺度效应,通过一系列的模拟实验检验了双层模型在不同地表非均匀状态下的尺度误差,并根据通量尺度扩展的基本法则,推导了双层模型参数尺度扩展公式,不论何种形式的非均匀性,都须遵循相同的尺度扩展步骤,以达到消除误差的目的。将MODIS图像改变分辨率后计算通量,检验其尺度误差,结果表明,在不同覆盖类型的交界处通量误差比较明显,由于算法本身的不连续性,其误差规律较为复杂。 针对时间空间的扩展问题,讨论了从瞬时蒸散速率推算日蒸散量的方法,介绍了简化和蒸发比率的基本思路,分析了存在的主要问题,并用地面数据和遥感数据验证了蒸发比率法中以长波上行辐射作为分母的方法,结果表明方法可行,精度基本可以满足要求。风速变化和云的干扰依然是尺度空间扩展中遇到的主要问题,由于难度较大,这方面的研究还需要更多,更细致的工作。 分析了植被指数、地面相对湿度和地面温度的遥感反演方法,建立了遥感反演水热参数与实测数据之间的关联模型。针对MODIS数据的特点,对具体算法提出了一些新的改进方法,实现了以上3项指标遥感反演,并做出了相应的遥感反演图。 通过分析研究区的常规观测数据,建立了区域水资源的水量平衡方程;通过研究地表实际蒸散量与植被叶面指数、地表相对湿度以及地面温度之间的关系,在相关理论的基础上,建立了区域水资源实际蒸散的遥感模型,通过与水量平衡方程的联立,最后,首次创新性地构建出了区域水资源动态变化遥感定量测算模型,并在研究区得到精度验证。


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