土壤水与蒸发比耦合模拟及相互转化的方法技术

本发明专利技术提供一种土壤水与蒸发比耦合模拟及相互转化的方法，首先对温度‑植被指数特征空间的边界进行优化，使土壤水与蒸发比共用一套参数的同时也实现模型边界的连续检索，采用土壤水与蒸发比实测数据驱动的方式，将土壤水实测值校准的土壤水目标函数获得的最优参数用于蒸发比的估算，反之亦然，最终目标旨在说明不管是土壤水还是蒸发比实测值校准获得的最优参数，都可以用于土壤水与蒸发比的无偏估计。并且用于两种变量估算的目标函数完全共用一组最优参数，该技术可以实现土壤水与蒸发比的耦合模拟与相互转化。

Coupling simulation and mutual transformation of soil water and evaporation ratio

【技术实现步骤摘要】
土壤水与蒸发比耦合模拟及相互转化的方法
本专利技术属于土壤水测量
，具体涉及一种土壤水与蒸发比耦合模拟及相互转化的方法。
技术介绍
土壤水是指存留于土壤孔隙中的水分，蒸发比定义为水分蒸散所消耗的能量占地表可用能量的比值。土壤水与蒸发比分别作为水分的存储项与消耗项，衡量二者的时空耦合关系对于水量与能量平衡过程的理解至关重要。传统土壤水的测量方式包括烘干称重法以及时域反射法等，蒸发比的测定包括蒸渗仪、波文比系统以及涡度相关系统等。点测量方式虽可以实现土壤水与蒸发比的准确估算，但其所代表的空间有限，对于区域尺度的准确估算存在局限。基于遥感技术的土壤水与蒸发比估算多基于不同复杂度的模型，所使用的光谱集中在可见光与热红外波段。光/热遥感虽然可实现高分辨率的土壤水与蒸发比估算，但模型参数化过程受限于研究区处于大面积晴天条件。此外，很少有研究在同一模型框架下进行土壤水与蒸发比的耦合模拟，更不用说实现二者的相互转化。温度-植被指数特征空间法虽然可以分别实现土壤水与蒸发比的估算，但引入的经验方法模拟精度低并且理论方法参数化过程复杂，无法实现对二者的连续监测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.土壤水与蒸发比耦合模拟及相互转化的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)获取研究区的遥感影像数据；并下载对应的土壤湿度与蒸发比实测数据；/n(2)对遥感影像进行预处理；对实测数据进行预处理，包括格式的转换以及与遥感影像时间的匹配；/n(3)构建土壤水估算的算法表达式；使用修正的温度植被干旱指数MTVDI，算法表达式为：/n

【技术特征摘要】
1.土壤水与蒸发比耦合模拟及相互转化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)获取研究区的遥感影像数据；并下载对应的土壤湿度与蒸发比实测数据；
(2)对遥感影像进行预处理；对实测数据进行预处理，包括格式的转换以及与遥感影像时间的匹配；
(3)构建土壤水估算的算法表达式；使用修正的温度植被干旱指数MTVDI，算法表达式为：



式中，Tsmax，i表示混合像元中裸土的温度，Tw，i表示研究区最低地表温度，代表湿边，Tmax，i表示相同fc值对应的最大地表温度，是fc值对应干边的干点；
(4)构建蒸发比估算的算法表达式。蒸发比估算遵循Priestley-Taylor方程，蒸发比与土壤水的联系是基于Komatsu2003年的研究，算法表达式为：









式中，Δ为饱和水汽压随空气温度变化的梯度，可通过空气温度Ta估算，γ是一个常数；
(5)构建土壤水与蒸发比共用干湿边界的优化方程；对特征空间干边中的干点Tmax，i与湿边Tw，i进行年尺度的优化，算法表达式为：
Tsmax，j＝Lmaxcos(amaxθj+bmax)(3)
Tw，j＝min(Tsmin，j，Tmin，j)
Tsmin，j＝Lmincos(aminθj+bmin)
式中，Lmax、amax、bmax，Lmin、amin、bmin为干湿边界的拟合参数，θj为研究区太阳高度角平均值，Tsmax，j与Tsmin，j为干点与湿点的拟合值，数据输入为晴天条件；
(6)构建土壤水与蒸发比耦合估算的算法表达式；基于公式(1)-(3)，土壤水与蒸发比估算的概念表达式为：
MTVDI，EF＝f(Tsmax，i，fc，Ta，Tsmax，Tw)(4)
(7)构建土壤水实测数据校准...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱文彬，
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