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基于MODIS和GLAS数据反演多时序中国陆表植被空气动力学粗糙度

作　者: 邢丽玮
导　师: 胡德勇
学　校: 首都师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 植被空气动力学粗糙度冠层高度冠层面积指数零平面位移 MODIS GLAS
分类号: P433
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

空气动力学粗糙度在众多的包含动量通量、显热通量和潜热通量的“陆面-大气”模式中,是一个非常重要的参数。植被是陆地生态系统的重要组成部分,准确地描述其空气动力学粗糙度特征是非常重要的。目前,多数“陆面-大气”模式通过建立粗糙度和地表生物物理参量之间的经验关系,粗略地估算空气动力学粗糙度,或者基于土地覆被／利用类型建立粗糙度查找表,这种处理方式在描述植被下垫面的空气动力粗糙度特性方面存在一些不足。综合运用激光雷达和光学遥感数据反演地表参量,可以较好地描述植被的结构特征和物候的变化,因而可以更恰当地用来估算植被空气动力学粗糙度长度。本文的目标是从植被冠层结构特征及其物候变化对空气动力学粗糙度的影响角度出发,基于多时相遥感数据制图中国陆表植被空气动力学粗糙度长度,并对其制图结果开展分析和比较,探求中国陆表植被空气动力学粗糙度的变化规律。首先,利用01-08年的MODIS数据(包括年度土地覆盖数据和8天合成的叶面积指数产品等),反演冠层面积指数；其次,利用Raupach基于粗糙元素几何特性和拖拽系数提出的动力粗糙度计算模型,建立植被空气动力学粗糙度和植被冠层面积指数之间的定量关系,更好地描述地表植被物候变化对空气动力学粗糙度的影响,反演归一化的零平面位移和归一化的空气动力学粗糙度,并分析归一化的零平面位移和归一化的空气动力学粗糙度随冠层面积指数的季节变化规律；最后利用2008年的GLAS数据(包括GLA02和GLA14产品),反演了中国陆表植被冠层高度,最终完成了中国陆表1-12月的植被空气动力学粗糙度制图,并对制图结果展开分析和对比。结果显示：(1)归一化零平面位移均随冠层面积指数的增大而增大,而对于归一化空气动力学粗度,当冠层面积指数Λ小于等于该植被类型的最大冠层面积指数∧max(?)寸归一化空气学动力粗糙度随冠层面积指数的增大而增大,当冠层面积指数Λ大于该植被类型的最大冠层面积指数∧max时随冠层面积指数的增大而减小。(2)归一化零平面位移(d0/h),呈先升高,后降低的趋势,并且季节变化较为明显,表现为生长季高,非生长季低,其归一化粗糙度(zo/h)随时间呈现出较为明显的变化,呈先降低,后升高的趋势,并且季节变化较为明显,表现为生长季低,非生长季高.(3)常绿针叶林、常绿阔叶林、落叶针叶林、落叶阔叶林和混交林5种林地覆盖类型中,落叶阔叶林和混交林的零平面位移的较其他三种林地覆盖类型要高,常绿针叶林的z0值最高,大致介于1.43-1.53之间；常绿阔叶林、落叶阔叶林、混交林、郁闭灌丛的zo值次之；开放灌丛的z0值稍低,落叶针叶林的z0值最低,大致介于0.51-0.77之间。落叶针叶林、落叶阔叶林、混交林范围波动比其他植被覆盖类型要大,zo值范围要宽。

全文目录

项目资助  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-11
表目录  11-12
图目录  12-13
第一章绪论  13-23
  1.1 研究背景、目的及意义  13-15
    1.1.1 选题背景  13-14
    1.1.2 研究目的及意义  14-15
  1.2 国内外相关研究进展  15-19
    1.2.1 野外试验推算法  16-17
    1.2.2 遥感反演法  17-19
  1.3 研究内容和技术流程  19-22
    1.3.1 研究内容  19-21
    1.3.2 技术流程  21-22
  1.4 本章小结  22-23
第二章数据介绍  23-26
  2.1 GLAS数据  23-24
  2.2 MODIS数据  24-25
  2.3 本章小结  25-26
第三章归一化空气动力学粗糙度遥感反演及其季节变化分析  26-39
  3.1 归一化空气动力学粗糙度反演方法  26-27
  3.2 冠层面积指数Λ反演  27-30
  3.3 归一化零平面位移高度反演和变化规律研究  30-34
    3.3.1 归一化零平面位移高度反演  30-31
    3.3.2 冠层面积指数对归一化零平面位移高度的影响分析  31-33
    3.3.3 归一化零平面位移季节变化分析  33-34
  3.4 归一化空气动力学粗糙度反演和变化规律研究  34-38
    3.4.1 归一化空气动力学粗糙度反演  34-35
    3.4.2 冠层面积指数对归一化动力学粗糙度的影响分析  35-37
    3.4.3 归一化动力学粗糙度季节变化分析  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章中国陆表植被空气动力学粗糙度反演  39-45
  4.1 平均树冠高度h反演  39-40
  4.2 植被空气动力学粗糙度反演  40-41
  4.3 不同植被覆盖类型零平面位移和空气动力学粗糙度特征  41-44
    4.3.1 不同植被类型零平面位移特征  41-42
    4.3.2 不同植被覆盖类型空气动力学粗糙度特征  42-44
  4.4 本章小结  44-45
第五章结论与展望  45-48
  5.1 主要结论  45-46
  5.2 研究特色与创新  46-47
  5.3 研究不足与展望  47-48
参考文献  48-52
致谢  52

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