地表关键变量空间变异性及其对水热通量估算的影响研究
发布时间：2021-06-07 02:05
地表非均匀性,包括景观格局异质性和地表变量变异性,会影响遥感地表蒸散的计算精度。然而,现阶段针对该问题的研究多是采用统计方法来纠正水热通量的估算误差,还缺乏从遥感模型的角度描述异质性的研究。借鉴气象领域的处理办法,使用概率密度函数（Probability Density Functions,PDF）描述地表变量变异性的“统计-动力学”方法是建立非均匀下垫面遥感水热通量模型的一个较好突破点。论文系统性分析了非均匀性对遥感水热通量估算的影响,捋清了构建高效的基于PDF的遥感水热通量模型所需要解决的基本问题,即哪些参数的异质性需要在建模过程中优先被考虑的问题。围绕基本问题,本文回顾了现有非均匀地表水热通量遥感研究以及非均匀性描述方法的研究进展,主要研究内容和结果如下:（1）使用模拟数据、机载数据与地表观测数据,比较了变异系数、基尼系数以及熵用于衡量地表变异性的特点,发现熵与PDF具有较好的一致性,它在描述地表变异性时要比变异系数和基尼系数更加稳定和有效。此外,熵的计算结果表明,反照率等变量的空间变异性表现出一定的日变化规律。（2）将熵与灰色关联理论结合,建立了地表变量变异性随时间变化情况的分...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所)北京市
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高分辨率和低分辨率时观测地表信息的差异Figure1-1Diagrammaticsketchchartofhighorlowresolutionremotesensingdata
黑河流域是我国西北干旱地区第二大内陆河流，地处欧亚大陆中部，属于温带大陆性气候。中游绿洲（38.68°N-39.15°N，100.10°E-100.66°E）是主要的水资源消耗区（图 2-1 b），主要由酒泉和张掖盆地构成，是由冲洪积砾石、冲洪积细土以及风积物组成的走廊平原，气候干燥，年平均降水量小而蒸发能力大，多年平均降水量 140mm，蒸发能力为 1410mm (Li 等，2013；Wang 等，2016b)。光照充足，农作物以玉米和小麦为主，灌溉水源主要来源于地下水和渠系引水。为了更好的管理和利用黑河流域的水资源，中国国家基金委员会于 2011 年启动了黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验（HiWATER）， 选取中游的人工绿洲-河岸生态系统-湿地-荒漠复合区域开展了“非均匀下垫面多尺度地表蒸散发观测试验”（MUSOEXE）专题试验。该区域代表了黑河中游典型的农田生态系统，主要作物为蔬菜瓜果和玉米等，绿洲边缘是荒漠和戈壁，整个研究区如图 2-1 所示。
方案 3 中的第(e)组数据，呈现双峰分布。对于 FVC 和 LAI，熵的计算结果是 2号研究区域最小，3 号最大，CV 与 Gini 系数的结果是 1 号区域最小，3 号最大；对于 LAI，熵的计算结果是 2 号研究区域最小，1 号研究区域最大，而 CV 与 Gini 系数却是 1 号研究区的结果最小，3 号研究区域的结果最大。2 号研究区 FVC 的高值部分明显较 1 号区域的 FVC 宽度更窄且突出；0 值也较 1 号区域多；同时在(0,0.6]区间的分布十分接近。同时，3 号区域 FVC 虽然低值与高值部分取值也较多，但在(0,0.6]的变化区域内取值较多，增大了其变异性。因此 2 号 FVC的非均一性较 1 号和 3 号弱。此外，由于混入的 0 值依次增大，1 至 3 号区域的FVC 与 LAI 的方差依次增大(暗含均值的概念)，然而它们的均值却依次递减，因此它们的CV与Gini系数亦为依次增大。LAI的分布与FVC之间有一定的差异，这主要是由于 LAI 算法所引起的。综上，对于不同变量间或是同一变量不同区域的比较， CV 和 Gini 系数对其变异性的评价效果不如熵。
【参考文献】：
期刊论文
[1]卫星遥感地表温度降尺度的光谱归一化指数法[J]. 李小军,辛晓洲,江涛,张海龙. 测绘学报. 2017(03)
[2]基于MODIS的地表温度空间降尺度方法[J]. 李小军,江涛,辛晓洲,张海龙,柳钦火. 生态学杂志. 2016(12)
[3]植被遥感辐射传输建模中的异质性研究进展[J]. 柳钦火,曹彪,曾也鲁,李静,杜永明,闻建光,范渭亮,赵静,杨乐. 遥感学报. 2016(05)
[4]非均匀地表蒸散遥感研究综述[J]. 周倜,彭志晴,辛晓洲,李福根. 遥感学报. 2016(02)
[5]三江源地区生态环境脆弱性评价[J]. 韦晶,郭亚敏,孙林,江涛,田信鹏,孙光德. 生态学杂志. 2015(07)
[6]HJ-1卫星数据估算地表能量平衡[J]. 矫京均,辛晓洲,余珊珊,周倜,彭志晴. 遥感学报. 2014(05)
[7]定量遥感尺度效应刍议[J]. 李小文,王祎婷. 地理学报. 2013(09)
[8]基于ETM+与MODIS数据融合的伊洛河流域地表蒸散估算[J]. 王万同,王卷乐,杜佳. 地理研究. 2013(05)
[9]遥感地表温度降尺度方法比较——性能对比及适应性评价[J]. 全金玲,占文凤,陈云浩,刘闻雨. 遥感学报. 2013(02)
[10]黑河流域生态水文传感器网络设计[J]. 晋锐,李新,阎保平,罗万明,李秀红,郭建文,马明国,亢健,张艳林. 地球科学进展. 2012(09)
博士论文
[1]区域尺度地表水热的遥感模拟及应用研究[D]. 刘朝顺.南京信息工程大学 2008
硕士论文
[1]复杂地形及非均匀地表水热通量参数化问题的研究[D]. 谢志清.南京气象学院 2003
[2]非均匀地表条件下区域蒸发散量参数化方案研究[D]. 汪方.南京气象学院 2002
本文编号：3215622
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所)北京市
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高分辨率和低分辨率时观测地表信息的差异Figure1-1Diagrammaticsketchchartofhighorlowresolutionremotesensingdata
黑河流域是我国西北干旱地区第二大内陆河流，地处欧亚大陆中部，属于温带大陆性气候。中游绿洲（38.68°N-39.15°N，100.10°E-100.66°E）是主要的水资源消耗区（图 2-1 b），主要由酒泉和张掖盆地构成，是由冲洪积砾石、冲洪积细土以及风积物组成的走廊平原，气候干燥，年平均降水量小而蒸发能力大，多年平均降水量 140mm，蒸发能力为 1410mm (Li 等，2013；Wang 等，2016b)。光照充足，农作物以玉米和小麦为主，灌溉水源主要来源于地下水和渠系引水。为了更好的管理和利用黑河流域的水资源，中国国家基金委员会于 2011 年启动了黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验（HiWATER）， 选取中游的人工绿洲-河岸生态系统-湿地-荒漠复合区域开展了“非均匀下垫面多尺度地表蒸散发观测试验”（MUSOEXE）专题试验。该区域代表了黑河中游典型的农田生态系统，主要作物为蔬菜瓜果和玉米等，绿洲边缘是荒漠和戈壁，整个研究区如图 2-1 所示。
方案 3 中的第(e)组数据，呈现双峰分布。对于 FVC 和 LAI，熵的计算结果是 2号研究区域最小，3 号最大，CV 与 Gini 系数的结果是 1 号区域最小，3 号最大；对于 LAI，熵的计算结果是 2 号研究区域最小，1 号研究区域最大，而 CV 与 Gini 系数却是 1 号研究区的结果最小，3 号研究区域的结果最大。2 号研究区 FVC 的高值部分明显较 1 号区域的 FVC 宽度更窄且突出；0 值也较 1 号区域多；同时在(0,0.6]区间的分布十分接近。同时，3 号区域 FVC 虽然低值与高值部分取值也较多，但在(0,0.6]的变化区域内取值较多，增大了其变异性。因此 2 号 FVC的非均一性较 1 号和 3 号弱。此外，由于混入的 0 值依次增大，1 至 3 号区域的FVC 与 LAI 的方差依次增大(暗含均值的概念)，然而它们的均值却依次递减，因此它们的CV与Gini系数亦为依次增大。LAI的分布与FVC之间有一定的差异，这主要是由于 LAI 算法所引起的。综上，对于不同变量间或是同一变量不同区域的比较， CV 和 Gini 系数对其变异性的评价效果不如熵。
【参考文献】：
期刊论文
[1]卫星遥感地表温度降尺度的光谱归一化指数法[J]. 李小军,辛晓洲,江涛,张海龙. 测绘学报. 2017(03)
[2]基于MODIS的地表温度空间降尺度方法[J]. 李小军,江涛,辛晓洲,张海龙,柳钦火. 生态学杂志. 2016(12)
[3]植被遥感辐射传输建模中的异质性研究进展[J]. 柳钦火,曹彪,曾也鲁,李静,杜永明,闻建光,范渭亮,赵静,杨乐. 遥感学报. 2016(05)
[4]非均匀地表蒸散遥感研究综述[J]. 周倜,彭志晴,辛晓洲,李福根. 遥感学报. 2016(02)
[5]三江源地区生态环境脆弱性评价[J]. 韦晶,郭亚敏,孙林,江涛,田信鹏,孙光德. 生态学杂志. 2015(07)
[6]HJ-1卫星数据估算地表能量平衡[J]. 矫京均,辛晓洲,余珊珊,周倜,彭志晴. 遥感学报. 2014(05)
[7]定量遥感尺度效应刍议[J]. 李小文,王祎婷. 地理学报. 2013(09)
[8]基于ETM+与MODIS数据融合的伊洛河流域地表蒸散估算[J]. 王万同,王卷乐,杜佳. 地理研究. 2013(05)
[9]遥感地表温度降尺度方法比较——性能对比及适应性评价[J]. 全金玲,占文凤,陈云浩,刘闻雨. 遥感学报. 2013(02)
[10]黑河流域生态水文传感器网络设计[J]. 晋锐,李新,阎保平,罗万明,李秀红,郭建文,马明国,亢健,张艳林. 地球科学进展. 2012(09)
博士论文
[1]区域尺度地表水热的遥感模拟及应用研究[D]. 刘朝顺.南京信息工程大学 2008
硕士论文
[1]复杂地形及非均匀地表水热通量参数化问题的研究[D]. 谢志清.南京气象学院 2003
[2]非均匀地表条件下区域蒸发散量参数化方案研究[D]. 汪方.南京气象学院 2002
本文编号：3215622
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