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基于MODIS数据的区域蒸散发量遥感估算及其应用

作　者: 达日玛
导　师: 包玉海
学　校: 内蒙古师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 蒸散发量巴彦淖尔市 SEBS模型
分类号: P237
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

巴彦淖尔市地处内蒙古自治区西部,属中温带大陆性季风气候,常年干旱少雨,日照时间长,蒸发强烈,位于干旱与半干旱区,荒漠与草原的过渡地带,生态环境十分脆弱,干旱造成草原畜牧业连年衰退。水资源短缺,干早缺水是乌拉特草原生态脆弱的根源和主要表现。为实现草原牧区的真实节水和水资源高效利用,需要用卫星遥感监测的草地蒸散发量为依据,进行牧区水资源的有效管理。巴彦淖尔市境内的河套灌区是内蒙古重要的粮食基地,但由于排水不畅与长期的灌排失调,造成了灌区内农田生态系统的环境问题,严重制约了灌区农业的持续发展。因此,灌溉用水的精确规划和管理对河套灌区灌溉农业持续发有展重大意义。利用遥感手段对灌区蒸散发量的估算,可以为该区域水资源的合理配置,保障区域生态健康提供技术支撑和业务服务。本文利用MODIS影像,结合气象站点观测资料,在ENVI平台下的交互式数据语言(Interactive Data Langusge,IDL)编写程序实现了SEBS模型的算法,并建立了2006-2008年4-10月蒸散发量数据集。最后,对巴彦淖尔市蒸散发量进行时空变化分析及不同地类蒸散发量分析。传统的区域蒸散发量计算方法多以单个站点的资料为基础,在站点上有很高的精度,但在大面积区域上推广应用时,很难取得准确结果。而遥感技术的应用,避免了传统方法的缺点,能够更直观、实时、准确地反映其时空分布格局。得到的结论为:日蒸散发量分布规律为:水域蒸散发量最大,其次为河套灌区农田蒸散发量,草地蒸散发量小于农田,其它土地蒸散发量最小。4月,整个研究区内蒸散发量值最小,且各地类间差异较小,除了水域外其它地类蒸散发量均小于4mm;5月,所有地类蒸散发量开始上升,水域蒸散发量上升最为明显,达到6.5mm;6月,蒸散发量继续上升;7、8月,河套灌区蒸散发量已达到6.5mm,明显大于其它地类,其次为草地,其它土地蒸散发量仍然最小,此时研究区内所有地类蒸散发量达到一年内最大值。9月,蒸散发量开始下降,10月时研究区内蒸散发量平均值已小于4mm,仅次于4月份。研究区各年的月总蒸散发量分布均呈单峰型,在7、8月份达到最大值,6、9月份蒸散发量较高,4、5及10月份月蒸散发量较小。2006年4-10月累积月总蒸散发量最高,为965.00mm;其次是2008年4-10月累积月总蒸散发量,为911.90mm;2007年4-10月累积月总蒸散发量最小,为880.60mm。三年月平均蒸散发量时空分布规律:4月,整个研究区平均蒸散发量小于3mm;5、6月,蒸散发量明显增大,到6月时月平均蒸散发量值已达到4.72mm;7月份达到最高值5.76mm,是年内各地类月平均蒸散发量最大的月份;9、10月份,整个研究区内月平均蒸散发量明显回落,降至3.31mm。空间分布:5、6月,河套灌区及阴山山地蒸散发量增幅较大,到6月时河套灌区及阴山山地蒸散发量值已达到5.8 mm;7、8月,河套灌区蒸散发量远大于其它地区,其次为草地,其它土地蒸散发量最小;9月,河套灌区蒸散发量与8月份相比明显下降,但仍高于其它地区;10月,整个研究区蒸散发量均降低,其值主要分布在2.5-5.0mm之间。在4-10月中,水体的蒸散发量始终大于各地类。研究区2006-2008年4-10月分各地类月平均蒸散发量大小依次为水体>耕地>草地>其它土地,所有地类月平均蒸散发量分布曲线均呈单峰型,与整个研究区月平均蒸散发量分布规律一致。

全文目录

中文摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
1 绪论  10-19
  1.1 研究意义  10-13
  1.2 蒸散发量研究进展  13-17
    1.2.1 蒸散发量地面观测  13-14
    1.2.2 蒸散发量的遥感估算  14-15
    1.2.3 国外研究进展  15-16
    1.2.4 国内研究进展  16-17
  1.3 研究内容与工作流程  17-19
    1.3.1 研究内容  17
    1.3.2 工作流程  17-19
2 研究区概况与数据预处理  19-26
  2.1 研究区概况  19-24
    2.1.1 地理位置  19
    2.1.2 地貌  19-20
    2.1.3 气候  20-21
    2.1.4 植被  21-22
    2.1.5 土壤  22-23
    2.1.6 水系  23-24
  2.2 数据预处理  24-26
    2.2.1 遥感数据  24-25
    2.2.2 非遥感数据  25-26
3 地表能量平衡系统(SEBS)模型原理  26-34
  3.1 模型概况  26
  3.2 地表净辐射通量  26-27
  3.3 土壤热通量  27
  3.4 显热通量  27-32
    3.4.1 确定热传导粗糙度  27-29
    3.4.2 莫宁-奥不霍夫相似性(MOS)稳定度订正函数  29-30
    3.4.3 大气边界层(ABL)总体相似理论(BAS)稳定度订正函数  30-31
    3.4.4 感热通量的确定  31-32
  3.5 确定蒸发比  32
  3.6 确定实际蒸发量  32-34
4 地表能量平衡系统(SEBS)模型的实现与分析  34-50
  4.1 地表参数估算  34-40
    4.1.1 植被指数  34-36
    4.1.2 比辐射率  36-37
    4.1.3 地表反照率  37-39
    4.1.4 地表温度  39-40
  4.2 蒸散发量估算与分析  40-50
    4.2.1 地表净辐射  40
    4.2.2 瞬时潜热通量  40-41
    4.2.3 日蒸散发量  41-43
    4.2.4 精度验证  43-45
    4.2.5 月总蒸散发量  45-46
    4.2.6 三年月平均蒸散发量  46-48
    4.2.7 不同地类月平均蒸散发量  48-50
5 结论与展望  50-53
  5.1 结论  50-51
  5.2 展望  51-53
参考文献  53-56
致谢  56

基于MODIS数据的区域蒸散发量遥感估算及其应用

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