基于改进Penman-Monteith模型的城市地表蒸散发定量遥感估算研究
发布时间：2021-03-23 13:54
地表蒸散发作为区域地表能量平衡与水资源循环的重要环节,对全球能量与水分分布起到了重要的调节作用,因此,地表蒸散发的准确估算,不仅对区域水资源的精确管理、尤其是对农林用的水科学配置具有重大意义,而且对区域气候尤其是区域热环境的预测具有重要的作用。但是,目前绝大多数估算地表蒸散发的数学模型,基本上都是针对自然地表或农业用地,而对于地表覆盖类型以不透水面为主体,植被与土壤面积比例相对较小的城市地区地表蒸散发的模型算法相对较少。因此,开展城市地表蒸散发遥感反演模型研究,不仅对扩展区域地表蒸散发的研究范围以及完善区域地表能量平衡的系统构成具有重要的理论意义,还对进一步探索城市自然或人工景观对城市热环境的调节机理以及改善城市人居环境具有重要的现实意义。本文在对传统RS-PM遥感反演蒸散发模型进行改进的基础上,提出了城市RS-PM模型。主要改进包括:应用混合像元分解提取的植被组分丰度参数与裸土组分丰度参数,替代传统RS-PM模型中利用植被覆盖度指数量化植被和裸土所占面积比例,以解决植被覆盖度指数无法计算不透水面组分比例的问题;应用改进多源平行模型替代双源模型对植被与裸土的组分净辐射通量分别进行计算,...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
单层模型地表能量平衡模式与地表阻抗系统（表面阻抗与空气动力学阻抗）示意图
图 1-2 S-SEBI 模型中地表温度与地表反射率之间关系示意图[51, 93]2 Schematic relationship between surface temperature vs. surface reflectance-SEBI 模型中，蒸发组分系数 受干、湿界线的限制，可通过地表温度 在该反照率下相应的最高地表温度 与最 之间进行插值计算获取，计算公式如下。 ， 出现时潜热通量最小（ ）、显热通量最大（ 出现时潜热通量最大（ ），显热通量最小（ 别通过地表反射率 的回归方程计算。 EBI 模型与其它单层地表能量平衡模型的不同之处在于其不需计算。Liou 等[93]总结了该模型的两个优势：一是除了从遥感
性使湍流增强，使显热和潜热的动量输送比裸露地面要强。因此对于植被覆盖区，尤其是植被稀疏地区，需根据地表能量平衡原理，将土壤和植被冠层划分为两个边界层，建立双层模型（Two Source SEB）对其水热传输过程进行研究。双层模型又分为串联模型（Series Model）与并联模型（Parallel Model）。Shuttleworth[102]于 1985 年提出了经典双层模型，该模型将土壤和植被看做上下叠加的两层，彼此之间存在水热通量的耦合作用，底层的水分与热量只能通过冠层进入或离开，从整个冠层发散的总显热量是各层显热通量之和，因此该模型又被称为串联模型，是在理想状态下对土壤和植被相互关系的一种表达。串联模型地表能量平衡模式与阻抗系统如图 1-3 所示。双层模型对植被蒸腾和土壤蒸发分别进行计算，是地表蒸散发理论的重大改进，在植被稀疏地区的蒸散发模拟精度明显高于单层模型[77]。辛晓洲[75]将单层模型和双层模型的反演结果分别与地面观测数据进行了对比，结果显示，在植被覆盖度较高时，通过单层模型模拟的湍流热通量结果与实际相符，但是在植被稀疏的半干旱区，双层模型较单层模型具有明显的优势。
【参考文献】：
期刊论文
[1]城镇化研究进展与趋势——基于CiteSpace和HistCite的图谱量化分析[J]. 王云,马丽,刘毅. 地理科学进展. 2018(02)
[2]广佛同城化发展的热岛效应研究[J]. 陈世莉,李郇,赖安琪,樊琦,王雪梅. 地理科学进展. 2017(06)
[3]滇中地区夏季城市热岛效应的数值模拟研究[J]. 郑亦佳,刘树华,何萍,缪育聪,王姝. 北京大学学报(自然科学版). 2017(04)
[4]西藏林芝地区空气动力学阻抗估算模型适用性分析[J]. 闵文彬. 长江流域资源与环境. 2016(04)
[5]高分一号卫星4种融合方法评价[J]. 刘锟,付晶莹,李飞. 遥感技术与应用. 2015(05)
[6]基于TM影像的城市地表湿度对城市热岛效应的调控机理研究[J]. 张宇,陈龙乾,王雨辰,陈龙高,周天建,张婷. 自然资源学报. 2015(04)
[7]基于TM的重庆市主城区热岛效应及其影响因子分析[J]. 杨春华,雷波,王业春,张晟. 应用基础与工程科学学报. 2014(02)
[8]西北地区典型下垫面空气动力学阻抗估算方法改进及其验证[J]. 王丽娟,左洪超,杨启东. 干旱气象. 2013(04)
[9]城市绿地降温效应研究进展与展望[J]. 孔繁花,尹海伟,刘金勇,闫伟姣,孙常峰. 自然资源学报. 2013(01)
[10]区域蒸散发遥感估算方法及验证综述[J]. 张荣华,杜君平,孙睿. 地球科学进展. 2012(12)
博士论文
[1]基于高分一/六号卫星影像特征的农作物分类研究[D]. 郑利娟.中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所) 2017
[2]广州地区气候变化与城市扩张背景下城市热环境模拟方法研究与应用[D]. 陈光.华南理工大学 2016
[3]城市地表蒸散发遥感反演研究[D]. 郑文武.中南大学 2012
[4]植被参数与蒸发的遥感反演方法及区域干旱评估应用研究[D]. 易永红.清华大学 2008
[5]用定量遥感方法计算地表蒸散[D]. 辛晓洲.中国科学院研究生院（遥感应用研究所） 2003
硕士论文
[1]基于涡度观测和遥感技术的城市碳源/汇研究[D]. 王宏莹.中国矿业大学 2016
[2]京津唐城市密集区地表蒸散研究[D]. 赵志明.中国地质大学(北京) 2015
[3]北京市城市蒸散发研究[D]. 周琳.清华大学 2015
本文编号：3095911
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
单层模型地表能量平衡模式与地表阻抗系统（表面阻抗与空气动力学阻抗）示意图
图 1-2 S-SEBI 模型中地表温度与地表反射率之间关系示意图[51, 93]2 Schematic relationship between surface temperature vs. surface reflectance-SEBI 模型中，蒸发组分系数 受干、湿界线的限制，可通过地表温度 在该反照率下相应的最高地表温度 与最 之间进行插值计算获取，计算公式如下。 ， 出现时潜热通量最小（ ）、显热通量最大（ 出现时潜热通量最大（ ），显热通量最小（ 别通过地表反射率 的回归方程计算。 EBI 模型与其它单层地表能量平衡模型的不同之处在于其不需计算。Liou 等[93]总结了该模型的两个优势：一是除了从遥感
性使湍流增强，使显热和潜热的动量输送比裸露地面要强。因此对于植被覆盖区，尤其是植被稀疏地区，需根据地表能量平衡原理，将土壤和植被冠层划分为两个边界层，建立双层模型（Two Source SEB）对其水热传输过程进行研究。双层模型又分为串联模型（Series Model）与并联模型（Parallel Model）。Shuttleworth[102]于 1985 年提出了经典双层模型，该模型将土壤和植被看做上下叠加的两层，彼此之间存在水热通量的耦合作用，底层的水分与热量只能通过冠层进入或离开，从整个冠层发散的总显热量是各层显热通量之和，因此该模型又被称为串联模型，是在理想状态下对土壤和植被相互关系的一种表达。串联模型地表能量平衡模式与阻抗系统如图 1-3 所示。双层模型对植被蒸腾和土壤蒸发分别进行计算，是地表蒸散发理论的重大改进，在植被稀疏地区的蒸散发模拟精度明显高于单层模型[77]。辛晓洲[75]将单层模型和双层模型的反演结果分别与地面观测数据进行了对比，结果显示，在植被覆盖度较高时，通过单层模型模拟的湍流热通量结果与实际相符，但是在植被稀疏的半干旱区，双层模型较单层模型具有明显的优势。
【参考文献】：
期刊论文
[1]城镇化研究进展与趋势——基于CiteSpace和HistCite的图谱量化分析[J]. 王云,马丽,刘毅. 地理科学进展. 2018(02)
[2]广佛同城化发展的热岛效应研究[J]. 陈世莉,李郇,赖安琪,樊琦,王雪梅. 地理科学进展. 2017(06)
[3]滇中地区夏季城市热岛效应的数值模拟研究[J]. 郑亦佳,刘树华,何萍,缪育聪,王姝. 北京大学学报(自然科学版). 2017(04)
[4]西藏林芝地区空气动力学阻抗估算模型适用性分析[J]. 闵文彬. 长江流域资源与环境. 2016(04)
[5]高分一号卫星4种融合方法评价[J]. 刘锟,付晶莹,李飞. 遥感技术与应用. 2015(05)
[6]基于TM影像的城市地表湿度对城市热岛效应的调控机理研究[J]. 张宇,陈龙乾,王雨辰,陈龙高,周天建,张婷. 自然资源学报. 2015(04)
[7]基于TM的重庆市主城区热岛效应及其影响因子分析[J]. 杨春华,雷波,王业春,张晟. 应用基础与工程科学学报. 2014(02)
[8]西北地区典型下垫面空气动力学阻抗估算方法改进及其验证[J]. 王丽娟,左洪超,杨启东. 干旱气象. 2013(04)
[9]城市绿地降温效应研究进展与展望[J]. 孔繁花,尹海伟,刘金勇,闫伟姣,孙常峰. 自然资源学报. 2013(01)
[10]区域蒸散发遥感估算方法及验证综述[J]. 张荣华,杜君平,孙睿. 地球科学进展. 2012(12)
博士论文
[1]基于高分一/六号卫星影像特征的农作物分类研究[D]. 郑利娟.中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所) 2017
[2]广州地区气候变化与城市扩张背景下城市热环境模拟方法研究与应用[D]. 陈光.华南理工大学 2016
[3]城市地表蒸散发遥感反演研究[D]. 郑文武.中南大学 2012
[4]植被参数与蒸发的遥感反演方法及区域干旱评估应用研究[D]. 易永红.清华大学 2008
[5]用定量遥感方法计算地表蒸散[D]. 辛晓洲.中国科学院研究生院（遥感应用研究所） 2003
硕士论文
[1]基于涡度观测和遥感技术的城市碳源/汇研究[D]. 王宏莹.中国矿业大学 2016
[2]京津唐城市密集区地表蒸散研究[D]. 赵志明.中国地质大学(北京) 2015
[3]北京市城市蒸散发研究[D]. 周琳.清华大学 2015
本文编号：3095911
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