一种蒸发比观测的时空拓展技术制造技术

本发明专利技术公开了一种蒸发比观测的时空拓展技术，其是基于原始温度‑植被盖度特征空间估算土壤蒸发效率的理念，发现了土壤蒸发效率计算所涉及干、湿点的季节性变化，使用余弦函数重新定义了模型的干、湿边界，并采用蒸发比实测数据校准的方式获得了干边参数的最优解，最终使用Priestley‑Taylor公式完成了蒸发比的估算。本发明专利技术中：干点与湿点可以使用余弦函数拟合的方式获得，并且实测数据校准可以获得统计意义上的最优干点参数；晴天条件下单站点的蒸发比估算结果较传统方法精度一致或有所提高，晴天校准的参数可以直接应用到部分有云条件下，并且所有天气条件下估算的精度与晴天条件下无显著差异，从而实现了蒸发比的时间连续估算。

A spatiotemporal expansion technique for evaporation ratio observation

【技术实现步骤摘要】
一种蒸发比观测的时空拓展技术
本专利技术涉及环境监测领域，尤指一种蒸发比观测的时空拓展技术。
技术介绍
根据地表能量平衡方程，地表净辐射最终主要消耗于土壤热通量、感热通量和潜热通量。其中，潜热通量与感热通量的分配关系直接影响了地表-大气的相互作用以及边界层的形成。蒸发比(潜热通量占潜热通量与感热通量之和的比重)是衡量这种分配关系的重要诊断变量，也是地表水量平衡与能量平衡方程的关键闭合参数。准确获取蒸发比的时空分布数据，对于水文学、气象学以及生态学的发展具有重要的支撑作用。由于传统观测方法只能通过有限数量的涡度相关系统、波文比系统和蒸渗仪获得蒸发比的站点观测值，而这种站点观测值的空间代表性有限，难以有效反映区域范围内蒸发比的时空变化。遥感技术的快速发展为蒸发比的大范围监测提供了新的发展机遇。然而现有的蒸发比遥感估算方法主要是基于光学与近红外波段发展起来的，此类传感器一般只适用于大面积晴天无云的天气条件，无法获得蒸发比的时间连续信息。此外，目前广泛用于蒸发比提取的地表温度-植被指数特征空间模型存在较多的局限性，这种局限性主要体现在模型干湿边本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蒸发比观测的时空拓展技术,其特征在于，包含：/n步骤1获取研究区的遥感影像数据与通量观测数据；/n步骤2对遥感影像进行处理，得到计算蒸发比所需的输入变量；/n步骤3获得基于温度-植被盖度特征空间计算土壤蒸发效率所需的输入数据，并构建计算土壤蒸发效率的算法表达式；/n步骤4对土壤蒸发效率的算法表达式中的干、湿点参数进行年尺度的拟合，得到适用于整个研究区的干点和湿点参数；/n步骤5对拟合得到的干点参数进行蒸发比估算精度最高的干点参数；/n步骤6将最优的干点参数带入到蒸发比的求解中，得到相应研究区的蒸发比的时空连续分布。/n

【技术特征摘要】
1.一种蒸发比观测的时空拓展技术,其特征在于，包含：
步骤1获取研究区的遥感影像数据与通量观测数据；
步骤2对遥感影像进行处理，得到计算蒸发比所需的输入变量；
步骤3获得基于温度-植被盖度特征空间计算土壤蒸发效率所需的输入数据，并构建计算土壤蒸发效率的算法表达式；
步骤4对土壤蒸发效率的算法表达式中的干、湿点参数进行年尺度的拟合，得到适用于整个研究区的干点和湿点参数；
步骤5对拟合得到的干点参数进行蒸发比估算精度最高的干点参数；
步骤6将最优的干点参数带入到蒸发比的求解中，得到相应研究区的蒸发比的时空连续分布。


2.根据权利要求1所述的一种蒸发比观测的时空拓展技术，其特征在于：
在步骤1中，获取研究区的遥感影像数据，具体包括MOD03定标定位数据，MOD06_L2光学云厚度数据、MOD07_L2大气剖面数据、MOD11A1地表温度数据以及MOD13A2植被指数数据；获取研究区的潜热通量与感热通量数据。


3.根据权利要求2所述的一种蒸发比观测的时空拓展技术，其特征在于，在步骤2中的对遥感影像进行处理，得到计算蒸发比所需的输入变量，其包括研究区太阳高度角平均值、地表温度、植被盖度、空气温度，所述变量需要经过分辨率一致处理，获得预设分辨率的输入数据；对研究区的潜热通量与感热通量数据进行处理，包括瞬时观测数据提取与质量控制并计算蒸发比。


4.根据权利要求1-3任一所述的一种蒸发比观测的时空拓展技术，其特征在于，所述步骤3中，计算蒸发比需要先计算土壤蒸发效率SEE，SEE直接从地表温度-植被指数特征空间模型中估算，计算每张遥感影像指定像元SEE的算法表达式为：



式中，Ts,max表示裸土最高温度，为裸土干点；Ts,min表示裸土最低温度，是裸土湿点，Ts,i为混合像元的裸土温度；
其中，混合像元的地表温度LSTi是由Ts,i与植被温度(Tv,i)通过植被盖度fc,i加权获得，Ts,i的算法表达式为：





5.根据权利要求4所述的一种蒸发比观测的时空拓展技术，其特征在于，在步骤4中，其计算方法为：
4.1所述步骤对特征空间的裸土干点Ts,max与湿点Ts,min进行年尺度的优化，使其适用于不同天气条件，算法表达式为：
Tsmax,j＝Amaxcos(amaxθj+bmax)(3)
Tsmin,j＝Amincos(aminθj+bmin)
Tmin,j＝min(Tsmin,j,Tsmin,j′)
式中，j代表输...

【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