蒸散组分解析方法、装置、电子设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及遥感蒸散组分测量方法技术领域，尤其是涉及一种考虑蒸散组分差异的蒸散组分解析方法、装置、电子设备及介质。方法包括：利用显热通量与地表蒸散计算地表阻抗与空气动力学阻抗之比，利用地表温度计算地表辐射组分之差，基于地表辐射组分之差计算地表蒸散组分之差，基于地表阻抗与空气动力学阻抗之比和地表蒸散组分之差解析地表蒸散组分。本发明专利技术明晰了地表温度组分变率与地表温度随植被覆盖度变率之间、地表蒸散组分变率与地表蒸散随植被覆盖度变率之间的物理区别，通过地表辐射组分与地表辐射之间不同参数化方案，以像元为单位量化了地表蒸散组分的变率，实现了地表蒸散组分的解析求解，能为地表蒸散组分测量等相关领域提供技术服务。领域提供技术服务。领域提供技术服务。

【技术实现步骤摘要】
蒸散组分解析方法、装置、电子设备及介质


[0001]本专利技术涉及遥感蒸散组分测量方法
，尤其是涉及一种考虑蒸散组分差异的蒸散组分解析方法、装置、电子设备及介质。

技术介绍

[0002]地表蒸散是地表水分吸热后向大气扩散的水汽通量，是陆地表层水分与地表能量相互作用的综合效果，在水循环、能量循环、水文生态及水资源管理等领域占有重要地位，对其进行准确测量是众多领域的共同诉求。然而，要对地表蒸散进行准确测量却非易事，这是因为地球表面的高度异质性，地表不同组分之间水分耗散的物理机理差异明显，此外，不同地表因其组成的差异水分耗散也不相同。遥感蒸散模型是目前测量大范围地表蒸散组分的唯一可用工具，结合气象资料与地表参量的遥感产品，可以测量不同空间范围的地表蒸散组分。
[0003]当前，可以测量地表蒸散组分的遥感蒸散模型主要包括双源模型与特征空间法。双源模型将土壤和植被界面的湍流交换分开考虑，又分为并联双源模型和串联双源模型；特征空间法通过对干点裸土和湿点裸土分别所对应的最小地表蒸发与最大地表蒸发与干点冠层和湿点冠层所分别对应的最小植被蒸腾与最大植被蒸腾进行内插求取波文比而测量地表蒸散组分。这两种方法测量蒸散组分均需要对地表温度进行分解获取地表温度组分，然后依据地表温度组分通过相关的物理方程获取地表蒸散组分。因此，地表温度组分是遥感蒸散模型测量地表蒸散组分的关键。
[0004]当前，双源模型通常借助多角度遥感或地表温度组分分解获取地表温度组分，但多角度遥感因观测像元空间代表性差异而存在组分温度不同名，地表温度组分分解常是经验性的；而特征空间法则通过植被覆盖度与地表温度构成的特征空间分解地表温度获取地表温度组分，地表温度组分的获取是应用不同植被覆盖度像元间地表温度的变化率代替了像元温度组分的变化率，但两者代表不同物理意义上的温度变化。由此可见，当前地表蒸散组分遥感模型在其核心步骤地表温度组分的获取方面尚存在明显不足，所以，亟需对传统遥感蒸散组分模型做出改进。
[0005]为此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种蒸散组分解析方法、装置、电子设备及介质，以期克服或者部分克服现有蒸散组分遥感模型存在的不足。
[0007]为克服上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供了一种蒸散组分解析方法，包括如下步骤：
[0009]S1：利用地表显热通量与地表蒸散计算地表阻抗与空气动力学阻抗之比；
[0010]S2：利用地表温度计算地表组分辐射能量之差；
[0011]S3：基于地表组分辐射能量之差计算地表蒸散组分之差；
[0012]S4：基于S1和S3解析地表蒸散组分。
[0013]在一个实施例中，所述S1：利用地表显热通量与地表蒸散计算地表阻抗与空气动力学阻抗之比，具体为：
[0014][0015]式中，I
s
表示地表水汽阻抗(m/s)，I
a
表示地气热量交换的空气动力学阻抗(m/s)，H表示地气之间的显热交换(W/m2)，T
L
表示地表温度(K)，T
D
表示露点温度(K)，e
a
表示空气实际水汽压(kPa)，LE表示地表蒸散(W/m2)，h表示地表高程(m)，T
A
表示空气温度(K)。
[0016]在一个实施例中，所述S2：利用地表温度计算地表组分辐射能量之差，具体为：
[0017][0018][0019][0020][0021]式中，σ表示斯蒂芬玻尔兹曼常数，5.6697
×
10
‑8W/(m2·
K4)，ε
V
表示地表组分植被的比辐射率，T
V
表示地表组分植被的温度(K)，ε
S
表示地表组分裸土的比辐射率，T
S
表示地表组分裸土的温度(K)，ε
L
表示地表比辐射率，Γ表示植被覆盖度，θ
S
表示太阳天顶角(弧度)，θ
z
表示视场观测角(弧度)。
[0022]在一个实施例中，所述S3：基于地表组分辐射能量之差计算地表蒸散组分之差，具体为：
[0023][0024]式中，表示地表蒸散组分之差(W/m2)，Δ为T
A
时空气温度
‑
饱和水汽压斜率(kPa/℃)，α
V
表示地表组分植被的反照率，J表示T
L
对应日在年内的顺序，Q
A
表示空气相对湿度，ρ表示空气密度(kg/m3)，C
p
表示空气定压比热(J/(kg
·
K))，e
A
表示空气实际水汽压(kPa)，α
S
表示地表组分裸土的反照率，VI
max
表示植被指数的最大值，VI
min
表示植被指数的最小值。
[0025]在一个实施例中，所述S4：基于S1和S3解析地表蒸散组分，具体为：
[0026][0027][0028]式中，LE
S
表示地表蒸散组分裸土蒸发(W/m2)，LE
v
表示地表蒸散组分植被蒸腾(W/m2)。
[0029]第二方面，本专利技术实施例提供了一种蒸散组分解析装置，用于执行上述第一方面所述的一种蒸散组分解析装置方法，包括：阻抗比模块、能量差模块、组分差模块、组分解模块；
[0030]所述阻抗比模块，用于执行上述第一方面所述的利用地表显热通量与地表蒸散计算地表阻抗与空气动力学阻抗之比；
[0031]所述能量差模块，用于执行上述第一方面所述的利用地表温度计算地表组分辐射能量之差；
[0032]所述组分差模块，用于执行上述第一方面所述的基于地表组分辐射能量之差计算地表蒸散组分之差；
[0033]所述组分解模块，用于执行上述第一方面所述的基于地表阻抗与空气动力学阻抗
之比和地表蒸散组分之差解析地表蒸散组分。
[0034]第三方面，本专利技术实施例提供了一种蒸散组分解析电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序时实现上述第一方面所述蒸散组分解析方法的步骤。
[0035]第四方面，本专利技术实施例提供了一种蒸散组分解析计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述蒸散组分解析方法的步骤。
[0036]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0037]1)利用地表辐射与地表温度之间的物理联系，建立了地表温度与组分温度之间不同的参数化方案，避免了双源遥感蒸散模型中多角度方法的空间代表歧义性；
[0038]2)通过地表辐射、地表温度及组分温度之间参数化方程，实现了地表组分温度的解析分解，避免了特征空间法利用地表温度随植被覆盖度的变率代替组分温度之间变率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蒸散组分解析方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：利用地表显热通量与地表蒸散计算地表阻抗与空气动力学阻抗之比；S2：利用地表温度计算地表组分辐射能量之差；S3：基于地表组分辐射能量之差计算地表蒸散组分之差；S4：基于S1和S3解析地表蒸散组分。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1，具体为：式中，I
s
表示地表水汽阻抗(m/s)，I
a
表示地气热量交换的空气动力学阻抗(m/s)，H表示地气之间的显热交换(W/m2)，T
L
表示地表温度(K)，T
D
表示露点温度(K)，e
a
表示空气实际水汽压(kPa)，LE表示地表蒸散(W/m2)，h表示地表高程(m)，T
A
表示空气温度(K)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2，具体为：3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2，具体为：3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2，具体为：3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2，具体为：式中，σ表示斯蒂芬玻尔兹曼常数，5.6697
×
10
‑8W/(m2·
K4)，ε
V
表示地表组分植被的比辐射率，T
V
表示地表组分植被的温度(K)，ε
S
表示地表组分裸土的比辐射率，T
S
表示地表组分裸土的温度(K)，ε
L
表示地表比辐射率，Γ表示植被覆盖度，θ
S
表示太阳天顶角(弧度)，θ
z
表示视场观测角(弧度)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3，具体为：
式中，表示地表蒸散组分之差(W/m2)，Δ为T
A
时空气温度
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
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：