基于TM数据的吉林西部轻度盐碱地带地表温度、湿度及地气间热交换研究

发布时间：2017-10-14 00:01

  本文关键词：基于TM数据的吉林西部轻度盐碱地带地表温度、湿度及地气间热交换研究

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【摘要】：土壤盐碱化是人类面临的一个共性问题,已经严重威胁和破坏了人类赖以生存的自然环境。本研究应用LandsatTM数据,对吉林西部轻度盐碱化地区进行了地表温度的反演研究,并基于以上算法阐述了土壤与地气间热交换过程,并得到了土壤水分的空间分布状况。地表温度是全球生态环境动态变化的重要指标之一。目前,针对不同的数据,提出了多种基于遥感手段的算法,其最根本的原理是地表热辐射传播方程。因为热辐射传输方程在求解的过程当中,变量较多,不能直接得到地表温度值。很多算法在求解过程中应用经验统计方法来进行参量的估算。由于地球表面环境的复杂性,导致通过直接建立遥感与地表参数之间的相关关系来提取地表信息难以满足精度要求。本文通过采用扰动形式的辐射传输方程,通过牛顿迭代算法,进行扰动方程的求解,得到一种基于现实气象数据的地表温度的求解方法,并用传统的方法与实测值对扰动形式的算法进行对比验证。地表水热通量的估算在农业生产、气候变化研究领域起着非常关键的作用,尤其是在轻度盐碱地带,以便实时地提出有关方案,来有针对性地进行土壤的逐步改良。地表通量的算法较多,本文在以往算法的基础上,做了相应的修改,并利用前面所算得的地表温度以及一些地表监测的气象资料,求得了研究区的地表通量数据。土壤水分是植被赖以生存的自然资源,在农业等领域有着重要作用,对自然系统的正常循环运转起着重要的作用。遥感技术为大面积实时监测土壤水分提供了有效手段,利用TM影像,本研究建立了一种改进的热惯量模型,对盐碱区进行了土壤湿度遥感反演研究,并取得了一定的成果。根据本文建立的地表温度模型和热惯量模型,反演了吉林西部地区十月份的土壤温度、土壤湿度和该地区的地表净辐射通量、显热通量、潜热通量以及土壤热通量。通过与实地监测数据相比较,结果表明,本文反演的地表温度和地表净辐射通量的结果令人满意,而土壤水分、显热通量、潜热通量以及土壤热通量结果稍逊,需要进一步深入地展开工作。
【关键词】：TM 显热通量 潜热通量 地表通量 热惯量
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S156.41
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-12
• 1 引言12-29
• 1.1 研究目的与意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-26
• 1.2.1 地表温度13-18
• 1.2.2 土壤湿度18-21
• 1.2.3 地表通量21-26
• 1.3 主要研究内容26
• 1.4 研究方法和思路26-29
• 2 研究区概况与数据源29-41
• 2.1 地理位置29-30
• 2.2 气候条件30-31
• 2.3 基质条件31-34
• 2.4 数据来源34-37
• 2.4.1 Landsat TM影像数据34-35
• 2.4.2 数字高程（DEM）数据35-36
• 2.4.3 地面观测数据36-37
• 2.4.4 基础地理数据37
• 2.5 数据预处理37-40
• 2.5.1 Landsat影像数据的预处理37
• 2.5.2 数字高程（DEM）数据37-38
• 2.5.3 土地利用分类38-40
• 2.5.4 气象数据预处理40
• 2.6 小结40-41
• 3 地表温度反演方法研究及评价41-58
• 3.1 地表温度的遥感反演算法42-48
• 3.1.1 单窗算法43-44
• 3.1.2 单通道算法44-45
• 3.1.3 基于扰动的大气辐射传输方程算法45-48
• 3.2 算法实例验证与结果分析48-58
• 3.2.1 3种遥感反演算法的比较48-52
• 3.2.2 遥感反演地表温度的验证52-55
• 3.2.3 地表温度差异分析55-56
• 3.2.4 结论56-58
• 4 地气间热交换遥感定量反演58-75
• 4.1 地表通量59-64
• 4.1.1 地表净辐射通量的计算59-60
• 4.1.2 显热通量60-62
• 4.1.3 潜热通量62-64
• 4.1.4 土壤热通量64
• 4.2 地气间热交换反演实例64-74
• 4.2.1 实例164-69
• 4.2.2 实例269-74
• 4.3 小结74-75
• 5 基于热惯量模型的土壤含水量定量反演75-91
• 5.1 热惯量模式简介77-78
• 5.2 基于热惯量的土壤水分定量反演模型78-82
• 5.2.1 热惯量方程求解78-80
• 5.2.2 模型参数80-82
• 5.3 研究区表层土壤水的反演82-88
• 5.4 地表与大气参数对改进的热惯量模型的影响分析88-90
• 5.4.1 温度对热惯量结果的影响89
• 5.4.2 反照率对热惯量结果的影响89-90
• 5.5 小结90-91
• 6 结论与展望91-94
• 6.1 主要结论91-92
• 6.2 创新点92
• 6.3 存在问题与展望92-94
• 致谢94-95
• 参考文献95-109
• 附录109

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 邱永红;谭永忠;周国华;;一种遥感影像裸土地特征增强方法[J];计算机工程与应用;2012年32期

2 李震,郭华东,施建成;综合主动和被动微波数据监测土壤水分变化[J];遥感学报;2002年06期

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本文编号：1027812