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基于Landsat-5 TM影像的祁连山区蒸散发遥感估算

田成明  
【摘要】:地表蒸散发是下垫面中地气水分相互作用的基础,对地球生物圈的演变及发展起着重要的作用。准确的估算地区蒸散发活动的强弱,对于解析区域范围内的地表水活动和能量平衡过程有着重要意义。卫星遥感数据与气象数据相结合反演区域内的蒸散发是广泛被人们所认同的能够迅速得出区域实际地表水分蒸散发量的可行方法。 本文基于能量平衡模型结合Landsat5-TM影像数据估算了我国祁连山区域的地表水分蒸散发状况并对其时空分布规律进行了分析。深入的了解了祁连山区的水分和能量的分配规律,进一步完善了已经取得的水资源和气象等相关研究成果,促进了研究区水资源的合理利用,并为祁连山区的生态需水等相关研究提供基础资料。研究成果也有助于科学全面地认识我国西部祁连山区的自然环境现状等,并预测其变化趋势,对于祁连山区的生态及水资源的科学的管理保护也具有十分重要的意义。 利用能量平衡模型作为区域遥感蒸散量的估算手段,其对模拟参数的个数要求较小,仅需要遥感影像数据、DEM数据以及少量的气象数据就可以准确的反演影像获取时刻的区域地表瞬时蒸散量,然后通过将其进行时间尺度的扩展就可以得到研究区的日蒸散量。 经研究祁连山区域2007/8/13、2009/7/17、2010/8/5日的祁连县区域日蒸散发现,能量平衡模型对于该区域的日蒸散发的反演较为准确,其精度评价达4.23%,满足了该区域对蒸散发精度的需求,可以用于该区域的蒸散发模拟计算。 通过对日蒸散结果进行分析发现,该区域蒸散发时空变化特征明显。西北部托勒山以及托勒南山之间较为平坦的托勒河冲积平原地区蒸散发估算值较低,中部走廊南山以及托勒山之间黑河冲积平原区域蒸散发估算值较低,东北部扎麻胜河区域蒸散发估算值较高;高山顶部日蒸散发量相对于较低地区的日蒸散发量较高。 在不同的土地利用类型下,其蒸散发也有所差别,具体表现为,研究区不同土地利用类型的日蒸散发量按照土地利用类型的不同而不同,以永久性冰川雪地沼泽地林地裸土裸岩石砾地水域草地耕地城乡工矿居民用地的顺序而降低。其中,永久性冰川雪地以及裸土裸岩石砾地变化较为明显,其日蒸散发随着冰川面积的减小而减小。耕地的日平均蒸散发变化主要与农作物的生长周期有关,在正常生长时基本与草地相同,收割后则低于草地的日蒸散发量。 蒸散发与坡向也有比较明显的关系,通过将研究区日蒸散发量按照坡向进行分区统计发现,该区域在坡向为240-270之间的区域日蒸散发达到最大值。 区域日蒸散发与地表特征参数的相关性较为明显,经研究发现,日蒸散发量与地表比辐射率、NDVI成正相关关系,其相关系数为0.5左右;与地表温度以及区域地表反照率存在明显的负相关关系,其相关系数分别为-0.9和-0.4。


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