基于遥感的区域蒸散发研究

蒸散发是极其重要的水循环要素过程,影响着地表降水和辐射能的重新分配。遥感作为一种高效的空间信息获取和处理技术,把蒸散发的研究带到了一个新的局面。综述了遥感监测蒸散发的现状,介绍了遥感研究蒸散发的理论基础及常用的几种模型,指出了存在的问题并对未来发展进行了预测。     

区域遥感双源蒸散发模型研究进展EI北大核心CSCD

系统回顾了基于热红外地表温度和基于阻抗过程的两类遥感双源蒸散发模型研究进展,综述了能量平衡模型、特征空间模型和基于阻抗过程模型的优缺点,提出在未来遥感蒸散发模型的开发过程中,应注重上述两类双源模型物理机制的结合,强化机器学习方法的应用,在基于阻抗过程的蒸散发模型中加强与碳循环的耦合,进一步开发适用于城市区域的遥感蒸散发模型。     

遥感蒸散发模型研究进展综述

遥感技术被认为是可以定量估算区域尺度蒸散发的唯一可能途径,近年来发展迅速。根据遥感蒸散发模型的基本原理,指出遥感蒸散发模型在反演蒸散发时可能会面临气象数据空间插值及地表温度订正引起的不确定性问题。围绕如何解决这两类不确定性问题,总结了遥感蒸散发模型的发展历程,介绍了代表性模型的基本原理、假设、优缺点及误差来源,剖析了空间歧义性问题的产生缘由及干湿限的概念内涵,对地表参数、时间拓展、空间尺度及模型验证、遥感数据和陆面过程模型的同化等遥感蒸散发模型应用中不可避免的问题进行了简要分析。最后对遥感蒸散发模型的发展趋势进行了探讨。     

基于地表能量平衡的大尺度流域蒸散发遥感估算研究

蒸散发是地表能量平衡的关键环节,准确估计流域蒸散发对水资源管理、作物估产、以及环境保护等具有重要意义。研究结合中国中高纬度区域气候特征、土地利用类型以及植被动态特征,改进了基于地表能量平衡系统(Surface Energy Balance System,SEBS)的蒸散发估算模型。以松花江流域为例,进行大尺度流域的多年蒸散发反演。通过多年流域水量平衡、流域内生态观测实验以及全球通量观测网络评价数据验证模型估算精度,同时借助陆面过程模型和NASA的MOD16蒸散发产品进行交叉验证,评估模型模拟精度。结果表明,改进的SEBS模型在全国范围内精度并不统一,但在松花江、辽河流域估算精度较高,因此基于地表能量平衡的蒸散发估算模型是一种估算我国中高纬度区域蒸散发的可行方法。松花江流域时空变化研究发现,流域多年蒸散发总值变化不大,但存在空间上的变异性。     

基于SEBS模型的银川平原地表蒸散发研究

基于MODIS数据,利用表面能量平衡方法对银川平原2004年枯水期和丰水期的蒸发量进行了反演,分析了蒸发量的空间分布,并讨论了地下水位埋深对蒸发量的影响。结果表明:在枯水期银川平原地表蒸散发的主要影响因素是地表土壤的湿润程度,而在丰水期的主要影响因素是地表土壤的湿润程度和植被覆盖状况;在枯水期银川平原潜水蒸发的极限埋深为4 m左右,而在丰水期潜水蒸发的极限埋深为6 m;在地下水位埋深大于极限埋深的地区,潜水蒸发基本不存在,只有土壤水蒸发。     

基于SWAT 模型的区域蒸散发模拟及遥感验证

应用分布式水文模型进行灌区用水效率多尺度评价,可为灌区节水改造提供技术支持,本文运用SCE-UA算法在大兴试验站对分布式水文模型（SWAT）中的夏玉米-冬小麦轮作作物参数进行率定,对SWAT模型中蒸散发相关参数进行了敏感性分析,综合考虑农业灌溉措施和施肥措施,将模型模拟ET与遥感监测值进行对比验证.结果表明,SWAT模型模拟ET与遥感监测ET的确定性系数和Nash效率系数分别达到了0.91和0.90,模拟精度较高;不同的土地利用形式下,蒸散发变化显著,平均误差为6.9％.利用遥感监测ET数据有助于蒸散发的正确模拟,从而有效地提高水文过程的模拟精度.     

基于站点观测和水量平衡的四种蒸散发产品在我国的评估与对比

【目的】蒸散发是陆面水循环的关键环节,蒸散发产品的评估与对比能够为产品运用和改进提供参考。【方法】对4种全球蒸散发产品分别进行了站点尺度和流域尺度的精度分析,在此基础上就产品蒸散发时空格局进行了对比。【结果】结果显示：与全国12个站点通量观测数据对比中,PML＿V2产品的精度最高,其后依次是ERA5-Land、EB-ET和MOD16A2;在农田类通量观测数据对比中PML＿V2表现最好,自然植被类(草地、森林)通量观测数据对比中ERA5-Land表现最好;与基于水量平衡法计算的中国九大流域多年平均蒸散发比较,4种产品的决定系数为0.89～0.96,表现最好的是EB-ET产品,4种产品有各自适用的流域。蒸散发时空格局对比结果表明,ERA5-Land与其它3个产品差异最大,ERA5-Land模拟的全国年均蒸散发最大且有逐年下降趋势,多年平均蒸散发在西北干旱区农田和我国东部分别出现低估与高估。【结论】结果表明：4种产品在不同下垫面条件下的精度有明显区别;在流域等大尺度应用中能够符合精度要求,但在时空格局方面仍有较大差异。     

基于SEBAL模型的浙江省区域蒸散发量估算研究

地表蒸散发(ET)是地气相互作用中水分平衡的重要部分.利用新一代对地观测数据MODIS,基于地表能量平衡的SEBAL模型,对浙江省2006年8月2日和11月4日的蒸散发进行了反演.结果表明,蒸散发具有明显的时空差异性,由于温度更高,夏季的日蒸散发量明显高于冬季,可达到10 mm/d以上.另外,在地表水含量丰富、风速较大处以及水体周围蒸散发量相对较高.     

区域蒸散发影响因素综合分析

区域蒸散发是区域水量消耗的一个重要途径。区域蒸散发随着区域下垫面情况、气象条件、水分和热量状态变化而有着显著的变化，它的变化直接影响区域径流量的大小以及区域水量平衡的计算。     

遥感和再分析蒸散发数据精度评估:基于GRACE和流域月水量平衡模型的比较研究

采用GRACE陆地水储量变化数据和两参数月水量平衡模型(WBM-DP)分别构建了流域实际蒸散发月序列ET_GRACE和ET_WBM,以此为基准评价了两种遥感蒸散发数据MOD16、SSEbop和一种大气再分析蒸散发数据GLDAS-Noah在汉江流域上游的性能,解析了基准序列不同对蒸散发数据精度的影响。结果表明,GRACE数据和WBM-DP得到的2006—2014年汉江流域上游蒸散发基准序列在年尺度上较接近,但在月尺度上差异明显。WBM-DP可较好地模拟降水和潜在蒸散发作用下流域水储量的季节性变化特征,构建的蒸散发基准序列也更合理;而GRACE数据反映的流域水储量变化存在不合理现象,由此根据水量平衡方程推算的月蒸散发基准序列也具有异常现象。在月尺度上,基准序列的不同会导致蒸散发数据精度指标的非一致性变化,其精度评估结果也可能不同,在非汛期各月,以ET_WBM为基准时,MOD16综合精度最优;而以ET_GRACE为基准时,SSEbop最优。且相对于ET_GRACE,以ET_WBM     

基于多源数据的黑河流域日尺度蒸散发量模拟

植被蒸散发是地表水量平衡和热量平衡的重要参量,也是衡量植被生长状况和作物产量的重要指标,同时也是进行流域水资源优化配置的依据。遥感技术的快速发展使其成为区域尺度蒸散发模拟的重要手段。以黑河流域为例,构建遥感驱动的蒸散发模拟模型,结合多源遥感数据(MODIS、TRMM等)以及GLDAS全球陆面数据同化系统数据,对黑河流域2005、2010、2015年三个时期的潜在蒸散发和实际蒸散发进行了时间尺度为每日、空间尺度为1km的模拟。研究结果表明:潜在蒸散发月际变化明显,从5月开始增长,于7月达到峰值,然后逐渐减少;实际蒸散发在月份之间变化趋势明显,在2015年均达到了最高值;精度检验结果表明本研究采用的两个模型均达到了很好的效果,Kristensen-Jensen模型更适合用于黑河流域。本研究为黑河流域地表特征数据集提供了重要的日尺度蒸散发数据。     

基于遥感数据的洪泽湖库容曲线推求

基于洪泽湖区域21景ETM+遥感影像,解译得到洪泽湖的水面变化时间序列数据;结合三河闸(闸上)实测水位数据,推导了洪泽湖水位水面面积函数关系,运用积分方法得到洪泽湖库容曲线,并与现有库容曲线进行了对比分析。结果表明:洪泽湖周边水域圈圩养殖区是早期形成的,2000—2015年间圈圩总体上得到一定的控制,但在洪泽湖西岸有进一步加剧的趋势;水位-水面面积函数的选取对低水位水面面积推算有影响,进而对湖泊死库容计算产生累计误差影响;遥感影像数据越丰富、影像之间的湖泊水位差越小,则库容曲线越准确。     

国内外干旱遥感监测技术发展动态综述

干旱是我国影响范围最广和造成经济社会损失最为严重的一种自然灾害,干旱缺水已成为制约我国可持续发展的一个瓶颈。及时发现干旱并准确预报旱情发展动态,对抗旱减灾至关重要。本文在简述国内外遥感技术总体发展态势基础上,从干旱监测的遥感数据源开始,系统地总结了目前国内外干旱遥感监测的主要方法以及发展状况,包括土壤含水量的遥感反演法、热惯量法、冠层温度法、植被指数法、微波遥感法等。提出了加强我国干旱遥感监测技术研究的建议,以期推动我国干旱遥感监测的全面应用。     

密云水库水源地多时相遥感监测与分析

密云水库是北京市城镇用水的重要水源地。本文利用北京一号小卫星和Landsat-7卫星的三期遥感影像对密云水库水面轮廓进行提取,分析了密云水库近10多年来的库面面积的变化情况,结果显示从1992~2006年水库水面明显减少,减少区域主要分布在水库东北角的潮河入库处和潮白两河入库的中间带。同时,利用遥感技术提取密云县的土地利用信息,对各类型的土地面积变化进行了分析,结果表明,从1992~2006年草地、林地面积连续增加,耕地面积不断减少,建设用地逐渐增加。研究成果可为密云水库水源地的进一步规划和治理提供参考依据。     

基于数字遥感影像的呼伦湖水量平衡分析

利用多源、多时相的数字遥感影像和呼伦湖周边地区水文气象资料,采用基于卷积神经网络的高分辨率图像重构方法研究了1999—2019年呼伦湖面积、库容变化情况。结果表明:2003—2012年呼伦湖的面积逐年减小,湖泊水量逐年下降,2003—2012年补给呼伦湖的乌尔逊河与克鲁伦河的多年平均径流量分别为1.30亿m³与1.41亿m³,分别只有1991年以前多年平均径流量的21%与24%;而2003—2012年呼伦湖平均水面年蒸发量为17.5亿m³,平均年湖面降水量为3.25亿m³;地下水补给呼伦湖的年平均水量为5.3亿m³,主要来自新生代玄武岩地下水,哈拉哈河源头火山玄武岩地下水通过熔岩管道集中外泄,据此推断补给呼伦湖的地下水来自跨流域的外源水。     

水利遥感数据规模化加工处理平台框架研究

以卫星遥感为代表的地表信息空天获取手段是支撑新时期智慧水利建设的重要途径。当前,遥感数据获取能力与处理服务能力之间出现了失衡,大量的对地观测卫星遥感数据被获取,而能够支撑水利业务的遥感数据产品即时服务能力和动态更新频次仍然存在瓶颈,“卫星数据量大、处理流程复杂、产品服务不足”的现状长期存在,制约着水利行业遥感应用的质量和效率。本文通过调研当前国内外遥感大数据加工处理进展,分析了面向智慧水利建设的水利遥感数据处理平台需求,设计了一种水利遥感数据规模化加工处理平台的框架,用于海量卫星遥感数据产品全链路自动化处理,以提升水利遥感数据产品处理质量和服务效率。该平台可以实现超过30种多源高分遥感数据全流程处理,通过动态分配GPU和CPU计算缓存,实现卫星遥感数据正射校正、融合、镶嵌、质检以及水利遥感专题信息提取等流程规模化、并行化和自动化处理,生产满足数字孪生流域建设的卫星遥感专题产品,支撑新时期智慧水利建设的遥感深度应用。