基于GF-1和Landsat-8结合的作物蒸散发遥感反演方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于GF‑1和Landsat‑8结合的作物蒸散发遥感反演方法和系统，通过获取目标区域的GF‑1数据和Landsat‑8数据，并根据GF‑1数据和Landsat‑8数据反演得到地表关键参数；基于地表关键参数，利用地表能量平衡模型SEBAL得到均匀地表与大气间的热通量交换数据；基于热通量交换数据，利用能量平衡模型TSEB进行分解，得到植被冠层热通量交换数据和土壤热通量交换数据；根据植被冠层热通量交换数据以及土壤热通量交换数据进行计算，得到瞬时蒸散发量；将瞬时蒸散发量进行时间日尺度转换，得到目标区域的日蒸散发量。本发明专利技术结合GF‑1数据和Landsat‑8数据，通过融合不同空间分辨率的多源传感器数据，可以反演得到高精度的ET结果。

Remote Sensing Retrieval Method and System of Crop Evapotranspiration Based on Combination of GF-1 and Landsat-8

The invention provides a remote sensing inversion method and system for crop evapotranspiration based on the combination of GF_1 and Landsat_8. The key parameters of the surface are retrieved from the GF_1 data and Landsat_8 data of the target area by acquiring the GF_1 data and Landsat_8 data, and the surface energy balance model SE is used based on the key parameters of the surface. BAL obtains the heat flux exchange data between the uniform surface and the atmosphere; based on the heat flux exchange data, the energy balance model TSEB is used to decompose the heat flux exchange data of vegetation canopy and soil; and the heat flux exchange data of vegetation canopy and soil are calculated according to the heat flux exchange data of vegetation canopy and the heat flux exchange data of soil. The instantaneous evapotranspiration is transformed into the time-day scale to get the daily evapotranspiration in the target area. The invention combines GF_1 data and Landsat_8 data, and can retrieve high-precision ET results by fusing multi-source sensor data with different spatial resolutions.

【技术实现步骤摘要】
基于GF-1和Landsat-8结合的作物蒸散发遥感反演方法和系统
本专利技术涉及蒸散发反演
，尤其是涉及一种基于GF-1和Landsat-8结合的作物蒸散发遥感反演方法和系统。
技术介绍
蒸散发(evapotranspiration，ET)是地-气系统中水分循环的重要环节，也是地表能量循环、水循环和碳循环中最难估算的分量。在干旱、半干旱地区，蒸散发量占到农田生态系统中总耗水量的80％以上，因此，定量计算蒸散发量对于实施例农业水文循环模拟、指导农业水管理具有重要意义。尤其在种植结构比较复杂和破碎的灌区作用更大。遥感技术的发展使区域作物蒸散量的快速、准确、大面积估算成为可能，其改变了传统单点对地观测的理念，成为当今模拟大范围作物蒸散发的有效途径。随着对地观测技术的快速发展，可获得的遥感数据源越来越多，现有实施例仍普遍局限于基于单一传感器数据进行ET的反演。但受云、雨、雾/霾、不同传感器参数及空间分辨率、重访周期、影像获取时复杂地表等不确定性因素影响，单一传感器在作物整个生育期过程中可获得的数据较少、时空连续性较差，造成其ET反演结果在区域适应性方面距离精准农业监测业务化还存在较大差距。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供基于GF-1和Landsat-8结合的作物蒸散发遥感反演方法和系统，通过融合不同空间分辨率的多源传感器数据，可以反演得到高精度的ET结果。第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于GF-1和Landsat-8结合的作物蒸散发遥感反演方法，包括：获取目标区域的GF-1数据和Landsat-8数据，并根据所述GF-1数据和所Landsat-8数据反演得到地表关键参数；基于所述地表关键参数，利用地表能量平衡模型SEBAL得到均匀地表与大气间的热通量交换数据；基于所述热通量交换数据，利用能量平衡模型TSEB进行分解，得到植被冠层热通量交换数据和土壤热通量交换数据；根据所述植被冠层热通量交换数据以及所述土壤热通量交换数据进行计算，得到瞬时蒸散发量；将所述瞬时蒸散发量进行时间日尺度转换，得到所述目标区域的日蒸散发量。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述Landsat-8数据包括陆地成像仪的Landsat-8OLI数据和的热红外传感器的Landsat-8TIRS数据，所述根据所述GF-1数据和所述Landsat-8数据反演得到地表关键参数的步骤，包括：根据所述GF-1数据进行叶面积指数反演，得到叶面积指数；根据所述Landsat-8OLI数据反演得到归一化植被指数、地表反照率以及地表比辐射率，并根据所述Landsat-8TIRS数据反演得到地表温度。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述根据所述GF-1数据进行叶面积指数反演，得到叶面积指数的步骤，包括：基于所述GF-1数据，利用PROSAIL辐射传输模型采用查找表方法进行叶面积指数反演，得到所述叶面积指数。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据所述Landsat-8TIRS数据反演得到地表温度的步骤，包括：基于单窗算法，根据所述Landsat-8TIRS数据进行地表温度反演，得到所述地表温度。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述根据所述植被冠层热通量交换数据以及所述土壤热通量交换数据进行计算，得到瞬时蒸散发量的步骤，包括：获取植被冠层潜热通量的初始值；根据能量平衡规则对所述植被冠层热通量交换数据、所述土壤热通量交换数据以及所述初始值进行迭代计算，得到瞬时蒸散发量；结合第一方面的第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述获取植被冠层潜热通量的初始值的步骤，包括：基于所述植被冠层热通量交换数据，根据Priestley–Taylor公式计算所述植被冠层潜热通量的初始值。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述基于所述地表关键参数，利用地表能量平衡模型SEBAL得到均匀地表与大气间的热通量交换数据的步骤，包括：基于所述地表关键参数，利用所述地表能量平衡模型SEBAL得到地表净辐射通量、感热通量和土壤热通量。结合第一方面的第六种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述基于所述热通量交换数据，利用能量平衡模型TSEB进行分解的步骤包括：将所述地表净辐射通量分解为土壤净辐射通量和植被冠层净辐射通量；以及，将所述感热通量分解为土壤感热通量和植被冠层感热通量。结合第一方面的第六种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述基于所述地表关键参数，利用地表能量平衡模型SEBAL得到感热通量的步骤，包括：基于所述地表温度，并利用所述地表能量平衡模型SEBAL对空气动力学阻抗进行迭代计算，得到所述感热通量。第二方面，本专利技术实施例还提供一种基于GF-1和Landsat-8结合的作物蒸散发遥感反演系统，包括：数据获取模块，用于获取目标区域的高分一号卫星GF-1数据和陆地卫星-8Landsat-8数据，并根据所述GF-1数据和所述LANDSAT-8数据反演得到地表关键参数；SEBAL模型计算模块，用于基于所述地表关键参数，利用地表能量平衡模型SEBAL得到均匀地表与大气间的热通量交换数据；TSEB模型分解模块，用于基于所述热通量交换数据，利用能量平衡模型TSEB进行分解，得到植被冠层热通量交换数据和土壤热通量交换数据；TSEB模型计算模块，用于根据所述植被冠层热通量交换数据以及所述土壤热通量交换数据进行计算，得到瞬时蒸散发量；转换模块，用于将所述瞬时蒸散发量进行时间日尺度转换，得到所述目标区域的日蒸散发量。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供了一种基于GF-1和Landsat-8结合的作物蒸散发遥感反演方法和系统，通过获取目标区域的GF-1数据和Landsat-8数据，并根据GF-1数据和Landsat-8数据反演得到地表关键参数；基于地表关键参数，利用地表能量平衡模型SEBAL得到均匀地表与大气间的热通量交换数据；基于热通量交换数据，利用能量平衡模型TSEB进行分解，得到植被冠层热通量交换数据和土壤热通量交换数据；根据植被冠层热通量交换数据以及土壤热通量交换数据进行计算，得到瞬时蒸散发量；将瞬时蒸散发量进行时间日尺度转换，得到目标区域的日蒸散发量。结合GF-1数据和Landsat-8数据，通过融合不同空间分辨率的多源传感器数据，可以反演得到高精度的ET结果。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于GF‑1和Landsat‑8结合的区域作物蒸散发遥感反演方法，其特征在于，包括：获取目标区域的高分一号卫星GF‑1数据和陆地卫星‑8 Landsat‑8数据，并根据所述GF‑1数据和所述Landsat‑8数据反演得到地表关键参数；基于所述地表关键参数，利用地表能量平衡模型SEBAL得到均匀地表与大气间的热通量交换数据；基于所述热通量交换数据，利用能量平衡模型TSEB进行分解，得到植被冠层热通量交换数据和土壤热通量交换数据；根据所述植被冠层热通量交换数据以及所述土壤热通量交换数据进行计算，得到瞬时蒸散发量；将所述瞬时蒸散发量进行时间日尺度转换，得到所述目标区域的日蒸散发量。

【技术特征摘要】
1.一种基于GF-1和Landsat-8结合的区域作物蒸散发遥感反演方法，其特征在于，包括：获取目标区域的高分一号卫星GF-1数据和陆地卫星-8Landsat-8数据，并根据所述GF-1数据和所述Landsat-8数据反演得到地表关键参数；基于所述地表关键参数，利用地表能量平衡模型SEBAL得到均匀地表与大气间的热通量交换数据；基于所述热通量交换数据，利用能量平衡模型TSEB进行分解，得到植被冠层热通量交换数据和土壤热通量交换数据；根据所述植被冠层热通量交换数据以及所述土壤热通量交换数据进行计算，得到瞬时蒸散发量；将所述瞬时蒸散发量进行时间日尺度转换，得到所述目标区域的日蒸散发量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Landsat-8数据包括陆地成像仪的Landsat-8OLI数据和的热红外传感器的Landsat-8TIRS数据，所述根据所述GF-1数据和所述Landsat-8数据反演得到地表关键参数的步骤，包括：根据所述GF-1数据进行叶面积指数反演，得到叶面积指数；根据所述Landsat-8OLI数据反演得到归一化植被指数、地表反照率以及地表比辐射率，并根据所述Landsat-8TIRS数据反演得到地表温度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述GF-1数据进行叶面积指数反演，得到叶面积指数的步骤，包括：基于所述GF-1数据，利用PROSAIL辐射传输模型采用查找表方法进行叶面积指数反演，得到所述叶面积指数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述Landsat-8TIRS数据反演得到地表温度的步骤，包括：基于单窗算法，根据所述Landsat-8TIRS数据进行地表温度反演，得到所述地表温度。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述植被冠层热通量交换数据以及所述土壤热通量交换数据进行计算，得到瞬时蒸散发量的步骤，包括：获取植被冠层潜热通量的初始值；根据能量平衡规则对所述植被冠层热通量交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贺，黄翀，刘庆生，刘高焕，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11