基于能量平衡的关川河流域蒸散发的遥感反演

蒸散发是水分循环的重要环节, 遥感技术为区域陆面水分蒸散发量估算提供了一种新的手段, 使用TM 数据和能量平衡模式估算流域蒸散发, 并给出了各个参量的遥感获取方法, 解决了由瞬时遥感数据估算全天蒸散发的问题。通过对关川河流域日蒸散发的模拟, 分析了该流域蒸散发的分布规律, 对陆面过程研究有一定的支持和指导意义。     

基于TSEB平行模型的黄土丘陵沟壑区蒸散发遥感估算

复杂地形条件下和干旱半干旱植被稀疏条件下的蒸散发遥感估算一直是蒸散发区域遥感估算的难点、热点问题。针对黄土丘陵沟壑区地表起伏、覆被不均一、植被稀疏的特征,选择陕甘交界区为研究区,利用Landsat TM资料求取地表特征参数和地表能量平衡各参量,采用TSEB平行模型反演出该区域的瞬时土壤蒸发、植被蒸腾和土壤-植被总蒸散发量,经过尺度转换,得到日蒸散量;并利用附加阻抗法和FAO Penman-Monteith公式计算实际蒸散发,对TSEB平行模型法遥感估算结果进行了间接精度评价,比较验证结果表明TSEB平行模型法估算的蒸散发结果合理,精高较高。     

基于遥感反演河套平原区域蒸发蒸腾量研究

采用SEBS模型,结合地面站点观测的温度、湿度、风速、日照时数等气象数据,利用MODIS/TERRA卫星遥感影像,反演河套平原2006年日蒸散发量,对河套平原蒸散发量进行分析研究。并结合彭曼公式计算的理论蒸散发量的年内分布规律进行分析,对河套平原实际蒸散发量进行时间尺度推演,对河套平原区域蒸散发量的时间分布特点进行了分析。     

基于TSEB模型的黄河三角洲蒸散量估算

蒸散发作为湿地生态系统中地-气间水热交换的主要方式,很大程度上影响着湿地的水热平衡,合理准确地估算蒸散发量,对湿地生态系统的水分循环、能量平衡以及科学管理具有重要意义。黄河三角洲湿地作为世界上暖温带最广阔、最完整和最年轻的河口湿地生态系统,既是气候变化的敏感区,也是生态环境的脆弱区。针对其地理位置特殊、水资源供需矛盾尖锐等特点,利用SEBAL(Surface Energy Balance Algorithm for Land)和TSEB(Two-Source Energy Balance)模型,对黄河三角洲湿地蒸散发量进行估算:首先利用SEBAL模型计算地表的特征参数和各地表通量,然后利用TSEB模型分离土壤和植被,分别计算黄河三角洲湿地瞬时的土壤蒸发、植被蒸腾和土壤植被总蒸散发量,利用积分关系法进行时间尺度转换,得到日蒸散量。利用气象站实测蒸发值和FAO Penman\|Monteith公式计算的作物系数,对遥感估算结果进行直接和间接精度评价。结果表明反演的蒸散发结果合理,精高较高。分析蒸散的空间分布及不同地表类型的蒸散特性,对比分析芦苇沼泽和芦苇草甸的不同蒸散特点,结果表明基于两模型耦合的方法可用于黄河三角洲湿地蒸散量估算。     

基于遥感的地表蒸散发研究进展

地表蒸散发是整个生物圈、大气圈和水圈中水分循环和能量传输的重要控制因素。遥感技术的应用使得区域尺度的蒸散发估算成为可能,并在过去的几十年中快速发展。研究对遥感蒸散发估算进行了总结与归纳,在此基础上展望了今后的发展方向,明确指出了遥感蒸散发未来研究的突破点及发展方向。提出未来应加强蒸散发尺度效应、夜间蒸散发、不同蒸散发产品的统一真实性检验、国产卫星数据的使用、更高时空分辨率产品的研发以及机器学习在遥感蒸散发产品中的应用。     

台湾地区蒸散发的遥感估算与时空分析

在地表能量平衡系统(SEBS)基础上,改进了SEBS的地表动量粗糙度、零平面位移及植被高度等参数化方案,并建立适合台湾地区的气温和地表温度相关性模型,构建了改良的定量遥感蒸散模型SEBS-China。选取台湾地区2002年和2003年4季各一晴空代表日,利用MODIS数据模拟了日均实际蒸散发。模拟结果较实测蒸发皿蒸发量偏小,与实际规律相符。分析模拟结果表明:台湾地区的太阳净辐射量、蒸发比和地表蒸散发量在时间分布上呈现出变化分明的年内分布规律:夏秋季比春冬季高,其中7月最大、1月最小。时间上,2002年4个代表日的模拟值普遍高于2003年的4个代表日。在空间上,高值区位于中部山区,并向东西两侧逐渐降低到沿海地区又略有回升。不同土地覆被类型的平均蒸散发量由大到小依次为森林、草地、水体、裸地、城镇建设用地;各行政区陆面蒸散发分布呈现城市明显低于区县的规律。     

应用Landsat数据和SEBAL模型反演区域蒸散发及其参数估算

随着遥感技术的进步,人们发展了多种通过遥感计算区域蒸散发的方法。SEBAL模型是通过遥感反演地面蒸散的典型方法,它以陆面能量平衡为基础,物理意义明确,只利用遥感影像和少量的气象数据（风速、气温）就能反演蒸散量。Landsat数据的波谱信息丰富、空间分辨率高,数据源稳定,是通过遥感技术反演蒸散发的理想数据源。如果能合理地估算SEBAL模型中的基本参数,将会获得较高精度的反演结果,能够满足在水文、生态、林业等研究或应用中的需要,对区域水资源的管理与利用具有重要意义。从SEBAL模型的基本原理出发,分析了利用SEBAL模型采用Landsat的TM/ETM+数据反演区域蒸散发的基本过程,针对TM/ETM+数据特点对模型所需要的基本参数进行估算求解,为SEBAL模型在蒸散量反演中的广泛应用提供了一定的指导。     

区域遥感蒸散发模型方法研究

遥感技术为大面积区域陆面水分蒸散发量估算提供了一种新的手段,分析了国内外应用较好的遥感监测陆面水分蒸发的几种方法,主要包括地表热量平衡方法、互补相关陆面蒸散发、Penman-Montieth模型和区域蒸散发的气候学方法,并给出了可供参考的地面参数(地面反照率、NDVI、陆面温度等)的遥感获取方法,还阐述了各种方法的特点及彼此之间的联系。     

三江源蒸散发遥感估算及其时空分布特征研究

蒸散发是地表水热平衡的基本变量,也是衡量植被生长水分适应性的重要指标。针对三江源地面实测资料匮乏的现状,以MODIS系列产品为主要数据源,通过对地表温度—植被指数特征空间法的改进,在日尺度实现了该地区2011～2019年蒸散发的连续遥感估算,并进一步解析其时空变化特征与影响因子,揭示不同土地覆被类型的蒸散发差异,以期为三江源畜牧业可持续发展与生态环境保护提供支撑。对比分析表明：蒸散发的估算结果达到了现有遥感蒸散发产品的精度要求,可用于分析三江源地区蒸散发的时空变化特征。近9年,三江源蒸散发总体呈现先减少后增加趋势,多年平均值为420.04 mm;受海拔与降水控制,蒸散发空间分布异质性明显,从东南向西北逐渐减少;3 194～4 620 m海拔范围内,蒸散发随海拔高度增加呈单峰型变化,站点尺度年蒸散发与降水量之间的相关系数为0.71。虽然不同土地覆被分类系统下蒸散发的统计结果存在差异,但单位面积蒸散发具有林地>灌丛/灌木林>草地/草甸>裸土地/无植被区的明显特征,像元尺度多年平均蒸散发与植被覆盖度的相关系数高达0.77。     

基于SEBS模型干旱区蒸散发量研究

以中亚五国和新疆为研究区域,选取近30 a的遥感数据,结合地面观测资料,基于SEBS模型,反演逐日实际蒸散发量。结果表明:2005年生长季,中亚地区蒸散发量为9 741.03×10⁸ m³,新疆地区蒸散发量为2 168.68×10⁸ m³;其蒸散发在1980、1990和2005年5~9月年际变化量分别为8 960.64×10⁸、9 134.37×10⁸、9 085×10⁸ m³。通过研究区降水量和新疆地区水平衡分析,模型反演的蒸散发量值较为合理,定量提出了区域水循环中参与蒸发过程的水量变化,揭示了干旱区区域蒸散发过程的变化规律。
     

Regional evaporation estimates from flux tower and MODIS satellite data

Two models were evaluated for their ability to estimate land surface evaporation at 16-day intervals using MODIS remote sensing data and surface meteorology as inputs. The first was the aerodynamic resistance-surface energy balance model, and the second was the Penman-Monteith (P-M) equation, where the required surface conductance is estimated from remotely-sensed leaf area index. The models were tested using 3 years of evaporation and meteorological measurements from two contrasting Australian ecosystems, a cool temperate, evergreen Eucalyptus forest and a wet/dry, tropical savanna. The aerodynamic resistance-surface energy balance approach failed because small errors in the radiative surface temperature translate into large errors in sensible heat, and hence into estimates of evaporation. The P-M model adequately estimated the magnitude and seasonal variation in evaporation in both ecosystems (RMSE = 27 W m^− 2, R² = 0.74), demonstrating the validity of the proposed surface conductance algorithm. This, and the ability to constrain evaporation estimates via the energy balance, demonstrates the superiority of the P-M equation over the surface temperature-based model. There was no degradation in the performance of the P-M model when gridded meteorological data at coarser spatial (0.05°) and temporal (daily) resolution were substituted for locally-measured inputs.The P-M approach was used to generate a monthly evaporation climatology for Australia from 2001 to 2004 to demonstrate the potential of this approach for monitoring land surface evaporation and constructing monthly water budgets from 1-km to continental spatial scales.     

浅析锅炉水包数学模型及控制方法

锅炉汽包水位是现代电厂锅炉安全运行的重要监控参数。本文在综合分析了以往汽包蒸发区数学模型的基础上,针对锅炉蒸发区的特点,依据质量和能量平衡,建立了汽包水位非稳态数学模型,并提出了水位控制的方法,对汽包锅炉的安全运行和控制具有参考意义。     

强制循环蒸发系统的非线性自适应解耦PID控制

本文结合现场的实际过程数据,首先应用能量平衡建立了强制循环蒸发过程的动态模型.针对该过程的多变量、非线性以及强耦合特性,在常规增量式PID控制器的基础上提出基于神经网络与多模型切换的非线性自适应解耦PID控制策略.该控制器是由线性自适应解耦PID控制器和基于神经网络的非线性自适应解耦PID控制器以及切换机构组成.其中线性自适应解耦PID控制器可以保证系统的稳定,而基于神经网络的非线性自适应解耦PID控制器则可以有效地提高系统的性能.上述过程的PID参数是通过广义预测的方法得到,最后通过仿真表明,上述控制方法不仅消除了回路间的耦合,在稳定生产的同时提高了蒸发的效率.     

基于管网特性曲线的分时变压供水研究

在分析了恒压和变压两种供水方式能耗的基础上,基于范宁公式建立了管网阻力特性模型,利用变频器、远传压力表和水泵特性估算出流量,根据不同用水量改变水泵工作扬程使其沿着管网阻力特性曲线移动,以达到水泵供给与用户需求间的能量平衡,从而实现节能的目的.在上海某高校宿舍区一段时间的应用实践表明,该宿舍区使用该技术后节约用水量17％、用电量28％,其单位水用电量节约13％.     

皮卫星在轨能量平衡仿真及实验

以往对皮卫星的能量平衡分析,都仅仅建立在仿真的基础上.针对皮卫星的实际情况以及特点,改进了电源系统的仿真建模,建立了分流器件的真实模型,实时计算太阳电池阵、蓄电池和负载的在轨工作参数以及分析实时的电压平衡和能量平衡,得出了真实的能量平衡仿真模型.为了给能量平衡分析提供更加有力的依据,并验证能量平衡仿真,提出了一种基于实物的能量平衡实验方法,并设计出太阳电池模拟器.通过对卫星母线电压、锂离子电池电量的仿真结果和实验结果进行对比,使能量平衡分析得到了验证,也表明浙江大学皮卫星的能量条件可以保证整星的能量平衡.     

腹腔循环热灌注化疗温度的仿人智能控制

根据腹腔循环热灌注化疗（CHPP）温度过程对象的特点和技术要求,介绍了一种基于能量和作用平衡的仿人智能控制（HSIC）方法。在快速升温段,为实现快速升温并减小过冲,用能量和作用平衡原理进行Bang-Bang控制。在恒温灌注段,为实现精确控温,用仿人智能控制器基本算法进行控制,用能量和作用平衡原理整定控制器参数。模拟试验表明,这种控制方法能满足系统升温速度和控温精度要求,算法简单、待定参数少、整定容易、有较好的鲁棒性。     

基于CVT的混合动力汽车建模与仿真

建立了基于无级变速器 (Continously Variable Transmission,CVT) 的前向并联式混合动力电动汽车动力系统模型,为了研究整车动力性、经济性,根据行驶动力学方程,采用极值原理和曲面拟合法对发动机台架试验得到的数据进行了多项式拟合,建立了发动机万有特性与最佳操作曲线(Optimal Operating Line,OOL) 模型,并建立了牵引用三相感应电机动力模型以及牵引蓄电池(State of Charge,SOC)模型.同时,提出了燃油消耗最低、蓄电池充放电平衡的能量分配控制策略,进行整车动力性仿真计算,仿真结果表明在保证循环结束电池充放电基本平衡的同时发动机燃油消耗最低,仿真试验对比结果验证了建立的模型的精确性.     

A spatially explicit network-based model for estimating stream temperature distribution

The WET-Temp (Watershed Evaluation Tool – Temperature) model is designed to estimate stream temperature distribution using spatially explicit data sets. Spatial data sets describing vegetation cover, stream network locations, elevation, stream discharge, and channel characteristics are utilized by WET-Temp to quantify geometric relationships between the sun, stream channel and riparian areas. These relationships are used in conjunction with air temperature, relative humidity and wind speed data to estimate the energy gained or lost by the stream via various heat flux processes (solar and longwave radiation, evaporation, convection and advection). The sum of these processes is expressed as a differential energy balance applied at discrete locations across the stream network. The model describes diurnal stream temperature dynamics at each location and thus temperature distribution across the entire network. WET-Temp was calibrated to McDowell Creek in the western Oregon Cascade Range. Differences between observed and simulated values of maximum daily temperature in McDowell Creek were less than 0.3 °C. The model was then used to estimate temperature distributions in an adjacent watershed, Hamilton Creek, where differences in maximum daily temperature were 1 °C or less. WET-Temp advances the subject of stream temperature modeling through direct incorporation of spatially explicit data sets and treatment of temperature as a network phenomenon.     

Estimation of evapotranspiration using remotely sensed land surface temperature and the revised three-temperature model

Evapotranspiration (ET) is one of the most important land surface processes for terrestrial ecosystems because it strongly relates to both the energy balance and the mass balance of these ecosystems. Although there are many ground based approaches to estimate ET, it is still a challenge to estimate ET by remote sensing for most applications. The three-temperature model (3T model) is a recently developed approach used to estimate ET based on ground measurement. Compared with other conventional ET estimation algorithms, fewer input parameters are required in the 3T model. Therefore, it shows good potential for remote sensing application. In this study, we aimed to extend the 3T model for remote sensing application and to validate its accuracy. First, algorithms to extend the 3T model for estimating the regional ET of mixed landscapes were proposed. Then, two case studies were presented using Landsat Thematic Mapper (TM)/Landsat Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) images. Thereafter, the Bowen ratio energy balance method (BREBM) and the residual method of the energy balance equation (RMEBE) were adopted to validate the performance of the revised 3T model. Results showed that the absolute error of the mean daily ET estimated by the BREBM and the revised 3T model was 0.23 mm d^?1, whereas between the RMEBE and the revised 3T model it was 0.07 mm d^?1. This accuracy is acceptable for most application purposes. The revised 3T model demonstrates the ability to remotely sense actual regional evapotranspiration.