多种卫星遥感数据反演地表净辐射通量数据
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第44卷第2期测绘与空间地理信息Vol.44,No.2Feb.,2021 2021年2月GEOMATICS&SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY基于Penman-Monteith Leuning模型的遥感蒸散发估算——以四川省马尔康县为例王力涛1,高伟2,庄春晓1(1.天津市勘察院,天津300110;2.湖北省建筑科学研究设计院,湖北武汉430071)摘要:蒸散发作为地表水分消耗和参与水文生态循环的重要参数,是生态应用研究的重点。
尤其对于植被恢复和水资源管理的领域而言,区域蒸散发估算的准确性十分重要。
本文以野外实测(气象和蒸散发)数据为基础,利用实测数据对遥感PML模型进行参数优化,基于Landsat-8遥感影像数据对四川省马尔康县蒸散发进行估算。
研究结果表明:马尔康县模型模拟蒸散发与实测蒸散发拟合程度较好,PML模型优化的土壤湿度系数为1,气孔导度为0.0165m/s,模型验证系数RMSE为0.15mm/d。
研究区域内不同土地利用类型的蒸散发差异较大。
马尔康县日平均蒸散发为1.05mm/d,马尔康县区域蒸散发呈现空间异质性,并受到地形、气象以及土地利用类型等因子的影响。
关键词:区域蒸散发;Landsat-8;Penman-Monteith公式;参数优化中图分类号:P237文献标识码:A文章编号:1672-5867(2021)02-0137-04Remote Sensing Evapotranspiration Estimation Based onPenman-M onteith Leuning Model:Take Maerkang County,Sichuan Province as an ExampleWANG Litao1,GAO Wei2,ZHUANG Chunxiao1(1.Tianjin Institute of Geotechnical Investigation&Surveying,Tianjin300110,China;2.Hubei Provincial Academy of Building Research and Design,Wuhan430071,China)Abstract:Evapotranspiration,as an important parameter of surface water consumption and participation in hydrological ecological cycle,is the focus of ecological application research.Especially for the field of vegetation restoration and water resources management, the accuracy of regional evapotranspiration estimation is very important and of great significance.In this paper,based on the field data (weather and evapotranspiration),the parameters of the remote sensing PML model are optimized using the measured data,and the evapotranspiration in Maerkang County,Sichuan Province is estimated based on the Landsat-8remote sensing image data.The research results show that the simulated evapotranspiration of the Maerkang County model fits well with the measured evapotranspiration.The optimized soil moisture coefficient of the PML model is1,the stomatal conductance is0.0165m/s,and the model verification coefficient RMSE is0.15mm/d.The evapotranspiration of different land use types in the study area is quite different.The daily average evapotranspiration in Maerkang County is1.05mm/d,and the regional evapotranspiration in Maerkang County presents spatial heterogeneity and is affected by factors such as topography,meteorology,and land use types.Key words:evapotranspiration;Landsat-8;Penman-Monteith equation;parameter optimization0引言由于遥感卫星航片成本低,基于遥感技术估算蒸散发逐渐成为经济实用的技术手段。
基于IDL的MODIS影像地表蒸散发参数反演系统邓世赞;张友静;张子衡;谢丽军;王文种【摘要】针对水文水资源分析计算所需要的地表蒸散发参数难以荻取的问题,利用MODIS遥感影像数据和气象观测数据,采用SEBAL(地表能量平衡)模型,并结合ENVI/IDL二次开发语言构建了流域陆面蒸散发反演系统.以黄河三花间(三门峡一花园口区间)流域为例,编程实现了地表温度、植被指数、水体指数、不透水面指数等蒸散发计算所需相关地表参数的提取和日陆面蒸散发量的计算,并利用IDL的统计分析功能,通过随机采样,综合分析了地表参数与蒸散发量的关系.应用结果表明,该系统具有平台无关性特点,人机交互友好,可作为独立模块加入水文分析等专业系统,有效解决了通用遥感软件缺乏专业信息提取功能的问题.【期刊名称】《河海大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2010(038)004【总页数】5页(P447-451)【关键词】地表蒸散发参数;反演系统;SEBAL模型;MODIS影像;ENVI/IDL;黄河三花间流域【作者】邓世赞;张友静;张子衡;谢丽军;王文种【作者单位】河海大学水文水资源学院,江苏,南京,210098;河海大学水文水资源学院,江苏,南京,210098;河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏,南京,210098;河海大学水文水资源学院,江苏,南京,210098;河海大学水文水资源学院,江苏,南京,210098;河海大学水文水资源学院,江苏,南京,210098【正文语种】中文【中图分类】P426.2;P237地表蒸散发参数是涉及多个圈层水热交换与平衡的重要参数.利用气象数据,采用彭曼蒙特斯模型、彭曼组合模型和基于太阳辐射的日蒸散发模型等,计算点尺度的蒸散发,已有许多研究[1-2],但由于这些研究局限于离散的点观测与估算,存在插值外延精度低、大范围高密度观测成本大等缺陷.随着多时相、多分辨率卫星遥感数据的应用,通过遥感信息提取来估算地表蒸散发方法的应用越来越广.在地表蒸散发遥感反演方法中,SEBAL(地表能量平衡)模型[3-4]是目前应用较多的模型之一.但蒸散发计算中所需要的地表参数众多,流程复杂,需要遥感专业人员进行重复性的演算,不利于长时间序列的蒸散发反演.Wang J等[5]改进了SEBAL模型,并利用C++语言对农作物——山核桃的消费性用水量进行了计算,但模型参数局限于产品数据,无法从原始影像中反演得到.吴炳方等[6]利用能量平衡余项式方法和Penman-Monteith模型相结合的方法开发了区域蒸散发遥感监测系统,该系统利用逐日气象数据与遥感反演参数,能动态反映区域蒸散发的时空变化规律,但其简化了地表与大气由于温度差引起的热量传输过程,使反演的蒸散发量具有一定的不确定性.针对以上问题,本文利用MODIS遥感数据并结合地面气象观测数据,应用SEBAL模型,通过ENVI/IDL二次开发语言实现了日蒸散发量的批处理,并给出了该方法的应用实例.1 SEBAL(地表能量平衡)模型SEBAL模型的优点是可充分利用由遥感图像反演得到的地表参数,结合少量的常规气象资料就能得到区域地表蒸散发量.该模型建立的基础是能量平衡方程[7],即式中:R n——地表净辐射通量;G——土壤热通量,即下垫面土壤中的热交换量;H——下垫面到大气的显热通量(也称感热通量);λ——水的汽化潜热;E——蒸散发量;λ E——下垫面到大气的潜热通量.计算得到各通量后,再利用能量平衡方程就可以反演日蒸散发量.1.1 地表净辐射通量地表净辐射通量是地表接收到的太阳辐射和大气长波辐射减去地表面反射的太阳辐射和发射的长波辐射后得到的辐射差值.它是地表能量、动量、水分输送与交换过程中的主要能量来源.地表辐射平衡方程为[8]式中:Q——太阳总辐射;a——反照率;εα——地表反射率;εs——地表比辐射率;σ——斯蒂芬-波尔兹曼常数;Tα——空气温度;T s——地表温度.1.2 土壤热通量土壤热通量是指用于土壤热交换的那部分能量,表征土壤表层和深层的热量传递.对于植被覆盖区域,土壤热通量与地表净辐射通量的比值为[9]式中b为归一化植被指数.不同地物类型,土壤热交换不同:非植被-裸土,G=0.2R n;水体,G=0.9R n-40.1.3 显热通量显热通量表征下垫面与大气间湍流形式的热交换,又称感热通量,其表达式为[10]式中:ρ——空气密度;Cp——空气定压质量热容;r a——空气动力学阻抗.1.4 日蒸散发量由于遥感所获得的是瞬时蒸散发量,需推算到日蒸散发量.本文采用谢贤群的正弦公式[11],考虑到1 d中不可避免地会有云的出现,而气象站观测到的日照时数可以反映1d中云的出现时长,因而在进行时间尺度扩展的过程中,加入日照时数来进行校正[12].式中:a,b——系数,一般分别取0.25和0.50;n——气象站观测日照时数;N E——理论日照时数,可以通过地理纬度计算得出;t——影像接收时间;E t——瞬时蒸散发量;E d——日蒸散发量.2 日蒸散发量算法的IDL实现2.1 气象数据插值SEBAL模型蒸散发反演过程中部分地表参数的计算必须依靠气象站实测数据,而由于气象站数据往往是离散的,必须通过插值方法获取该区域任意点的数据.本系统通过IDL语言自动交互读取气象站矢量文件,利用griddata函数中反距离插值方法实现气象数据的插值.2.2 地表参数反演SEBAL模型涉及地表参数较多,其中大气透过率、地表反照率、地表比辐射率等大多数参数通过经验模型求出[13].本文以地表温度为例,采用劈窗算法,简述其IDL的实现过程.算法的实现主要利用地表辐射率和大气透过率2个因子.在计算大气透过率时不仅要利用MODIS的B31和B32波段对其进行温度校正,还要结合MODIS 原始影像中Sensor Zenith数据集对传感器进行视角纠正,具体实现流程见图1. 为提高系统运行效率,将众地表参数合成一个文件,每个地表参数相当于其中1个波段,需要该数据时可直接读取该波段数据.对本模块而言,用户可以通过界面选择不同的参数和计算方法,并可以方便地按不同渲染方式输出地表参数影像,如图2所示. 图1 地表温度反演算法流程Fig.1 Flow chart of inversion of surface temperature2.3 SEBAL模型各通量IDL的实现图2 地表参数查询窗口Fig.2 Interface for querying surface parameters2.3.1 净辐射通量考虑到地形起伏导致的阳坡和阴坡太阳辐射不同,将对太阳辐射进行地形校正.本系统考虑了DEM及所反映的地形特征参数如坡度、坡向的太阳天顶角校正,校正时只需输入影像获取时间、DEM、经纬度波段等初始条件.2.3.2 土壤热通量计算土壤热通量时,将地表分为水体、植被和裸土3类,并利用IDL提供的where判别函数来判断地物类型.计算某类型地表土壤热通量时,首先计算归一化植被指数NDVI(以I NDV表示),然后分别查找I NDV>0.25-I NDV<0和 I NDV=0~0.25之间所包含的像元并获取各个像元所在的位置,最后再计算这些像元的土壤热通量.裸土地表土壤热通量IDL实现算法为2.3.3 显热通量显热通量的计算最为复杂.SEBAL模型引入了“干点”和“湿点”概念,利用“干点”处蒸散发量基本为0,而“湿点”处蒸散发量达到最大的假设,结合近地表面温度差的线性函数,并考虑大气稳定度,通过Monin-Obukhov方法[14]求得不同状态条件下的摩擦风速、动力学粗糙度和阻抗等参数[15],从而计算获得显热通量H.本文通过IDL语言并以显热通量的变化小于1%作为循环终止条件,实现了整个循环迭代过程.在程序实现过程中,“干点”和“湿点”根据地表温度参数来选取(图3).为保证“干点”和“湿点”选取的合理性,应考虑研究区局部云层覆盖导致的地表温度降低而引起的误差.利用云层的高反射低温度特点,通过多波段合成方法将云层检测出来,获取其所在像元位置,并进行掩膜处理.3 SEBAL模型日蒸散发量反演黄河三花间(三门峡—花园口区间)是我国中部地区主要的半干旱区,该系统的研究区包括陕西、山西、河南3省的部分地区.该区域地表类型复杂,春季易干旱,夏季多暴雨.本研究采用的遥感影像是Terra卫星的2002年3月8日、4月18日和6月12日3期MODIS影像.3.1 日蒸散发量IDL批处理结果充分利用ENVI/IDL二次开发函数,实现了日蒸散发量反演的批处理.运算过程中,仅需要人工选择预处理后的MODIS影像、对应日期的气象shapefile文件以及DEM数据和初始条件,经系统运算就可得到日蒸散发量分布,如图4所示.图3 显热通量计算显示窗口Fig.3 Interface for calculating sensib le heat flux 图4 黄河三花间日蒸散发量分布(单位:mm)Fig.4 Distribution of daily evapotranspiration in Sanmenxia-Huayuankou watershed of YellowRiver(unit:mm)分析图4可知,日蒸散发量高值区分布在研究区西南熊耳山地带以及北部植被覆盖度较高的山区及有灌溉的农业区,一般在4mm以上,而植被覆盖相对较少的裸土和城镇,蒸发量相对较小,一般在1.0~2.5mm之间.不同下垫面具有不同的地表特征和水热性状,有植被覆盖区明显大于周围无植被区和少植被区.日蒸散发量的空间分布基本符合实际.图5 日蒸散发量与各地表参数相关分析显示窗口(2002-04-18)Fig.5 Interface for corrlation between daily evapotranspiration and surface parameters(April 18,2002)3.2 日蒸散发量与地表参数相关分析IDL语言在数据处理、统计分析与图形显示方面具有强大的优势,可以使开发者通过较少的命令完成大量的数据预处理、变换及统计分析等工作.通过对日蒸散发量与地表参数的统计计算和相关分析(图5),可以知道各参数对蒸散发量的影响程度. 分析结果表明:日蒸散发量与地表温度相关性最好,整体呈线性负相关关系,相关系数R达到0.95,这是由于地表温度高的区域多为植被覆盖相对比较少的地区;植被覆盖度高的地区由于植被蒸腾作用造成冠层温度降低;日蒸散发量与地表温度差和植被指数的相关系数分别为0.63和0.61.4 参数计算结果存取为了将日蒸散发量反演过程中计算获得的地表参数和其他参数进行影像匹配,可以将其结果保存为ENVI标准格式或指定格式,并定义好地理坐标投影.应用时,通过自定义map-info函数读取校正后的影像坐标并赋予参数影像就可以实现了.具体代码如下:5 结语本文基于SEBAL模型,在IDL环境下编程建立了地表蒸散发反演系统.该系统界面友好,操作简单,运算速度快,可进行批量、快速的日蒸散发量计算,统计分析功能可用于精度评价、蒸散发与地表参数回归分析等.由于该系统具有平台无关性特点,因而可将其作为独立模块加入水文分析等专业系统,从而可有效解决通用遥感软件缺乏专业信息提取功能的问题.参考文献:【相关文献】[1]PETER W.A discussion on and alternative to the Penman-Monteithequation[J].Agricultural Water M 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收稿日期:2004207225;修订日期:2004208228基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(“973”项目)(G 2000077908)资助。
作者简介:王介民(1937-),男,研究员,博士生导师,主要从事大气科学与遥感应用研究。
关于地表反照率遥感反演的几个问题王介民1,高 峰1,2(11中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州 730000;21中国科学院资源环境科学信息中心,甘肃兰州 730000))摘要:分析了地表反照率对陆面辐射能收支以及区域和全球气候的影响,强调了地表反照率是遥感反演陆面参数时的第一重要参数,地表反照率或多波段遥感中不同谱段的地表反射率的准确反演常常是准确估算其它陆面参数如植被和土地利用 土地覆盖等状况的先决条件。
在对当前关于反照率的概念及容易混淆的术语进行阐述和说明的基础上,简述了遥感反演地表反照率的步骤和主要难点的解决方法,进而对常用陆面过程模式计算地表反照率的过程作了分析,并将其结果与M OD IS 有关产品进行了比较,强调了遥感与陆面过程模式和气候模式的结合。
关 键 词:地表反照率;二向反射分布函数;地面能量收支;陆面过程模式;遥感中图分类号:T P 79 文献标识码:A 文章编号:100420323(2004)05202952061 引 言反照率似乎是一个教科书上早已讲述过的基本概念,然而在卫星遥感日新月异地发展和广泛应用的今天,却时时出现许多混淆和困惑。
地表反照率的遥感反演,经过多年的实验研究已经有了一些成熟的算法,但其精确估算依然存在诸多困难。
概念上,反照率(albedo )是对某表面而言的总的反射辐射通量与入射辐射通量之比。
一般应用中,指的是一个宽带,如太阳光谱段(~013-410Λm )。
对多波段遥感的某个谱段而言,称为谱反照率(sp ectral albedo )。
这都是指向整个半球的反射。
对某波段向一定方向的反射,则称为反射率(reflectance )。
地表净辐射通量
地表净辐射通量,又称辐射平衡或辐射差额,指的是地表面净得的短波辐射与长波辐射之和。
它是地表面能量、动量、水分输送与交换过程中的主要能源,是评估地表能量收支平衡的关键参数。
地表净辐射通量的计算公式有多种,其中一种是基于地表反射率、下行太阳短波辐射、下行大气长波辐射以及地表温度等因素来计算。
具体公式如下:
R_{n} = (1 - \alpha) \times R_{swd} + \varepsilon \times R_{ld} -
\varepsilon \times \sigma \times T_{0}^{4}
其中,R_{n}表示地表净辐射通量(W/m2);\alpha表示地表反照率;R_{swd}表示下行太阳短波辐射(W/m2);R_{ld}表示下行大气长波辐射(W/m2);
\varepsilon表示地表比辐射率;\sigma表示Stefan-Boltzmann常数,取值为5.67 \times 10^{-8} W/m2·k4;T_{0}表示地表温度(C)。
在实际应用中,地表净辐射通量可以通过地面气象观测数据和卫星遥感数据等来估算。
在地表能量平衡的研究中,地表净辐射通量是一个重要的参数,它不仅影响地表温度和蒸发等过程,还参与了土壤水分的平衡和地表的能量交换过程。
因此,精确估算地表净辐射通量对于理解和预测气候变化具有重要的意义。
除了上述提到的计算公式外,还有其他的方法可以估算地表净辐射通量。
无论采用哪种方法,都需要考虑地表的特性、气象条件以及观测数据的精度等因素。
随着卫星遥感技术的发展,利用卫星遥感数据来估算地表净辐射通量已经成为一种重要的方法,具有广阔的应用前景。
基本原理一)地表反射率是指地表物体向各个方向上反射的太阳总辐射通量与到达该物体表面上的总辐射通量之比。
反照率可以通过遥感成像提供的辐射亮度值L 或反照率p ,二向性反射率分布函数BRDF 来获得:地物反射率的光谱特征差异是从遥感影像中识别地表不同类型地物的基本依据,也是地表其他各种物理、生物物理参数反演的依据地表。
地表反射率的计算步骤:1、辐射定标:根据遥感影像DN 值计算到达传感器的各波段辐射亮度也就是将传感器记录的辐射量化值(Digital Number ,DN )转换成绝对辐射亮度值、表观反射率,或者表观温度的过程。
绝对定标:通过各种标准辐射源,建立辐射亮度值与辐射量化值(DN )之间的定量关系式中,辐射亮度值L 的常用单位为W/(m2.μm.sr),或者μW/(cm2.nm.sr) 。
1W/(m2.μm.sr)=0.1 μW/(cm2.nm.sr)2、各波段表观反射率计算3、大气辐射校正(ENVI FLAASH/QUAC )绝对大气辐射校正:消除大气辐射衰减效应,将遥感影像的DN 值转换为地表反射率、辐亮度、地表温度等的方法,此过程包含了辐射定标。
相对大气辐射校正:将遥感影像的DN 值转换为类似的整型数,同时消除大气辐射衰减效应。
FLAASH 是用数学建模辐射的物理行为,纠正波长在可见光至近红外和短波红外区域,最多3微米。
(对于热地区,使用基本工具>预处理>校准工具>热大气压校正菜单选项。
)不同于预先计算模拟结果的数据库内插辐射传输特性许多其他大气校正程序, FLAASH 采用了MODTRAN4辐射传输代码。
MODTRAN4并入ENVI FLAASH 的版本被修改,以校正在HITRAN -96水行参数的误差。
可以选择任何一种标准MODTRAN 大气模型和气溶胶类型,FLAASH 还包括以下功能:校正邻近效应(像素混合是由于表面反射辐射的散射) 计算场景的平均能见度(气溶胶/雾量)。
某高原地区不同云类型对辐射的影响云在全球气候系统中起着重要的作用,它可以通过降水影响地面水循环。
其一,通过平流过程将感热、潜热及动量重新分配,影响大气动力过程和水文过程的藕合;其二,通过吸收和反射太阳辐射以及自身发射长波辐射,影响太阳辐射和大气动力过程的藕合。
就云的辐射作用而言,一方面,低而厚的云可以反射和散射太阳短波,它对太阳辐射较高的反射率对地气系统起到了冷却作用,称之为云的“反射率效应”;另一方面,云吸收来自下方地气系统发射的长波辐射,并将一部分能量再以长波形式发射出去,这一“温室效应”起到加热地气系统的作用。
这两种辐射作用平衡与否在决定气候变化中占有非常重要的位置。
通过了解辐射能收支的空间分布及时间变化特征,对气候变化预测有重要意义。
辐射能在经过大气的过程中受到云的强烈影响,使得云对辐射的影响问题成为当前气候学中的主要研究内容之一。
某高原地区由于其地形的特殊性,太阳辐射加热作为高原热力作用的重要方面,其分布及变化规律的研究对我国气候及灾害性天气的研究有着重要的意义。
因此,研究该地区云对辐射的影响显然很有必要。
关键词:云类型,辐射,某高原地区第一章引言1.1 云的重要性及不同云类型的影响云是地球上庞大的水循环过程的有形的结果。
太阳照在地球的表面上,水蒸发从而形成水蒸气,一旦水汽过饱和,水分子就会聚集在空气中的微尘(凝结核)周围,因此产生的水滴或冰晶将阳光散射到各个方向,这就形成了云的外观。
因为云反射和散射所有频率的电磁波,所以云的颜色成灰度色,而云层比较薄时成白色,但是当它们因为变得太厚或浓密而使得阳光不能通过的话,它们可以看起来是黑色或灰色的。
在地球表面大约有50%的地区为云所覆盖。
云可以有效地把定常的太阳辐射通量改变成在空间和时间上不均匀分布的地气系统热流入量,一方面,云是变化的并且调节着大尺度大气运动的能量供应,另一方面,云量的变化又被大尺度大气运动所决定,因为风强烈的影响下垫面水分蒸发的速度并造成水分的水平输送,及水汽通量的辐合或辐散。
基于SEBAL模型的农作物NPP反演苏伟;刘睿;孙中平;刘婷;姜方方;曹飞【摘要】The crop net primary productivity is inversion using HJ-1 CCD and IRS remote sensing images in Zhuozhou and Gaobeidian,BaodingCity,Hebei Province.This inversion is done based on surface energy balance algorithm for land model.There are two important components in this inversion process:efficiency for solar energy utilization and absorbed photosynthetic active radiation (APAR).Firstly,H J-1 CCD and IRS remote sensing images,DEM,meteorological data are used to estimate net radiation flux,soil heat flux,sensible heat flux to the air.These three fluxes are used to compute instantaneous evaporative fraction,which is used to inversion efficiency for solar energy utilization.Secondly,extraterrestrial radiation is computed using DEM.At the same time,crop absorbed photosynthetic active radiation is computes based on the fraction of photosynthetically active radiation (fPAR).And the fPAR is computed using normalized difference vegetation index and spectral ratio index resulting from HJ-1 CCD remote sensing images.At last,the inversion APAR and efficiency for solar energy utilization are used to estimate crop net primary productivity.Experiment results indicate that the inversion result of 24 hour actual evapotranspiration is from 4.43 mm/d to 8.18 mm/d,mean value of which is 6.28 mm/d.This value is close to 7.15 mm/d,which is the computed result using Penman-Monteith formula.This indicates our inversion accuracy can meet our application requirements.The mean valueof crop NPP 31.02 g· m-2· d-1,the highest value is 139.29 g· m-2· d-1,the spatial pattern issame to land cover type.These indicate that this study is reasonable and feasible.%基于能量平衡原理,运用SEBAL陆地能量平衡模型,利用国产HJ-1卫星CCD、IRS影像反演了河北省保定市涿州市和高碑店市的农作物净初级生产力(NPP).利用J-1卫星影像、DEM、气象数据,反演净辐射通量、土壤热通量、感热通量,通过能量平衡计算蒸发比系数,进而计算光能利用率;基于DEM 计算太阳总辐射,结合通过H J-1卫星影像计算的光合有效辐射分量(fPAR)反演被作物吸收的光合有效辐射(APAR);利用反演的农作物APAR和光能利用率2个因子,反演农作物NPP.实验结果表明:研究区日蒸散量范围为4.43~8.18 mm/d,均值为6.28 mm/d,与利用气象数据和Penman-Monteith公式计算结果(7.15 mm/d)大致相等,反演精度较高;研究区农作物NPP均值为31.02 g/(m2.d),最高达到139.29 g/(m2.d),其空间分布特征与地物类型分布特征一致.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2014(045)011【总页数】8页(P272-279)【关键词】农作物;净初级生产力;反演;SEBAL模型;蒸散;光合有效辐射【作者】苏伟;刘睿;孙中平;刘婷;姜方方;曹飞【作者单位】中国农业大学信息与电气工程学院,北京100083;农业部农业信息技术重点实验室,北京100081;中国农业大学信息与电气工程学院,北京100083;环境保护部卫星环境应用中心,北京100094;中国农业大学信息与电气工程学院,北京100083;中国农业大学信息与电气工程学院,北京100083;环境保护部卫星环境应用中心,北京100094【正文语种】中文【中图分类】S127引言耕地质量是食品安全的基础,是指耕地用于一定的农作物栽培时,耕地对农作物的适宜性、生物生产力的大小、耕地利用后经济效益的多少和耕地环境是否被污染。
多种卫星遥感数据反演地表净辐射通量数据
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※数据反演产品及算法
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地表净辐射作为驱动大气运动的主要能量,它是气候变化乃至全球变化的重要驱动力。
由地表净辐射可反演比辐射率、地表温度、地表反照率等地表特征参数,是提高天气预报质量和大气环流模式研究的一个重要参数。
多种卫星遥感数据反演地表净辐射通量信息产品是地理国情监测云平台推出的气象/气候环境类系列数据产品之一。
反演算法
地表净辐射是地表的主要能量来源,可根据辐射平衡方程由入射能量减去出射能量估;TM/ETM算法如公式1,Modis算法如公式2,AVHRR算法如公式3:
(1)
其中,为地表净辐射通量,为地表反射率,为比辐射率,为向下的长波辐射,为向下的短波辐射,为向上的长波辐射。
(2)
其中,a为地表反照率,RS↓是下行到达地表的太阳短波辐射, RL↓是下行的长波辐射, RL↑是上行的长波辐射。
(3)
其中,α为地面反射率;RS↓为下行的太阳短波辐射;RL↓为下行的长波辐射;RL↑为上行的长波辐射;ε为地面比辐射率。
※产品案例
2011年9月20日北京净辐射通量。