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基于改进的SEBS模型黄河三角洲蒸散发遥感反演及其时空变化研究

作　者: 吴远龙
导　师: 宋冬梅
学　校: 中国石油大学
专　业: 地图制图学与地理信息工程
关键词: 黄河三角洲蒸散发遥感 SEBS模型
分类号: P426.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

蒸散发是水循环过程中的一个重要参数,它影响地表降水和能量辐射的重新分配。有效地估算蒸散发能够为合理利用和分配水资源、深入了解不同植被覆盖和土地类型条件下的水循环状况提供科学依据。黄河三角洲地区位于渤海与东营市海陆交接处,土地广阔,有丰富的石油、天然气等资源。区域内有国际上重要的湿地之一——黄河三角洲湿地,具有中国暖温带最完整、最广阔、最年轻的湿地生态系统。研究黄河三角洲区域蒸散发对有效利用及管理本地区水资源,保护区域内生态系统稳定具有重要的指导意义。SEBS模型作为反演区域蒸散发的重要遥感方法,要求输入的参数少,反演精度较高,只要输入遥感影像、数字高程模型及部分气象数据就能反演卫星过境时的瞬时蒸散量,最后通过时间尺度扩展求得日均蒸散量。本文使用研究区气象数据、高程数据,根据SEBS模型基本原理,利用Landsat 5/TM、Landsat7/ETM+数据反演计算黄河三角洲蒸散发量。针对TM/ETM+数据特点和黄河三角洲区域地理概况,对模型所需的基本参数、计算方法进行合理简化、改进,使其在保证精度的基础上能够更加方便地计算蒸散发量。黄河三角洲地表蒸散发遥感反演研究主要从以下四个方面进行了深入系统的研究与分析:(1)模型计算原理分析及优化查阅相关文献资料,了解SEBS理论基础,整理各个参数计算方法及原理,同时结合黄河三角洲地区区域特征,对计算方法进行优化,去掉在此地区蒸散发计算中影响较小的参数,建立以这些计算方法为基础的黄河三角洲蒸散发遥感反演模型。(2)计算模型的实现根据SEBS理论和计算方法,使用C#语言,在Windows环境下编写程序,实现模型的计算与分析功能。编写的代码能够满足计算需求,有效地实现所需数据的计算,结果的分析,同时可以提取专题数据,并生成相应专题图。(3)计算结果的验证本文对计算结果的验证主要分两个方面:一方面对计算结果与其他模型进行比较,验证模拟结果的合理性;另一方面选取日时间尺度上的前人研究成果与本模型计算结果进行对比,验证计算结果的可靠性。(4)黄河三角洲蒸散发时空分布特征分析论文中对2003年、2005年、2007年5月份及2008年4月份黄河三角洲地区蒸散发进行计算,并在不同土地利用/土地覆盖及行政区域上对蒸散量进行时空变化特征分析,分析结果表明:黄河三角洲地区蒸散发受地表水分、地表温度、地表植被、风速、太阳辐射以及人类活动的影响较大,蒸散量分布表现自南向北递减,由沿海向内陆递减,南部农田灌溉区较大的空间分布规律,并且此地区五月份日平均蒸散量要多于四月份。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-23
  1.1 研究背景和意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-20
    1.2.1 国内外研究进展  12-15
    1.2.2 主要蒸散发模型  15-19
    1.2.3 黄河三角洲蒸散发研究概况  19-20
  1.3 区域蒸散发研究中存在的问题  20-21
    1.3.1 地表特征参数的遥感反演  20-21
    1.3.2 遥感反演中的尺度问题  21
  1.4 论文研究思路和主要内容  21-23
    1.4.1 研究内容  21-22
    1.4.2 技术路线  22-23
第二章研究区域概况及数据准备  23-27
  2.1 研究区概况  23-26
    2.1.1 自然地理状况  23-25
    2.1.2 社会发展概况  25-26
  2.2 数据准备  26-27
第三章蒸散发遥感反演  27-46
  3.1 SEBS 遥感反演模型  27
  3.2 Landsat 遥感数据  27-29
  3.3 地表温度遥感反演  29-31
    3.3.1 地表温度遥感算法综述  29-30
    3.3.2 TM 数据温度反演  30-31
  3.4 地形因素对温度的影响分析  31-32
  3.5 模型参数计算  32-42
    3.5.1 地表净辐射量R_n  33-38
    3.5.2 感热通量H  38-40
    3.5.3 土壤热通量G  40
    3.5.4 潜热通量λET  40-41
    3.5.5 蒸散量时间尺度扩展  41-42
  3.6 数据预处理  42-44
    3.6.1 气象数据预处理  42-43
    3.6.2 遥感数据预处理  43-44
  3.7 模型实现  44-46
    3.7.1 C#开发环境  44-45
    3.7.2 设计原理  45-46
第四章蒸散发计算与分析  46-72
  4.1 模型数据  46-50
  4.2 部分地表参数计算结果  50-56
    4.2.1 地表反照率  50
    4.2.2 地表温度  50-53
    4.2.3 归一化植被指数和土壤调整植被指数  53-56
  4.3 结果验证  56-58
    4.3.1 不同模型的计算结果对比  56-57
    4.3.2 与其他学者计算结果对比  57-58
  4.4 蒸散发时空变化特征分析  58-72
    4.4.1 净辐射总量分布分析  58-63
    4.4.2 蒸散发时空分布分析  63-68
    4.4.3 不同土地覆盖类型蒸散量分析  68-70
    4.4.4 不同行政区域蒸散量分析  70-71
    4.4.5 蒸散发时空变化综合分析  71-72
结论与讨论  72-75
  1 主要结论  72-73
  2 本文主要创新点  73
  3 不足与展望  73-75
参考文献  75-81
攻读硕士学位期间取得的学术成果  81-82
致谢  82

基于改进的SEBS模型黄河三角洲蒸散发遥感反演及其时空变化研究

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