區(qū)域蒸散發(fā)遙感估算方法及驗(yàn)證綜述.doc

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1、第27卷第12期2012年12月Vo127No?12Dec?，2012地球科學(xué)進(jìn)展ADVANCESIEARTHSCINCE張榮華，牡君平，孫容區(qū)域蒸散發(fā)il感估算方法及驗(yàn)證綜述[J毘球科學(xué)進(jìn)展，201227（12）：1295307.[ZhangRunghuaDuJnpigSunRuiReviwofesiatonandvaldalonofrgina.evapolansialonbasdonrmolsnsn^J?AdY8ncegiEarhScincE?01227（12）：1295307.區(qū)域蒸散發(fā)遙感估算方法及驗(yàn)證綜述張榮華，杜君平，孫睿(遙感科學(xué)國家重

2、點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京師范人學(xué)地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院，環(huán)境遙感與數(shù)字城市北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100875)摘耍：蒸散發(fā)是地表水熱平衡的重耍參呈，也是農(nóng)作物生長狀況和產(chǎn)量的重耍指標(biāo)。與傳統(tǒng)的蒸散發(fā)計(jì)算方法相比，遙感技術(shù)經(jīng)濟(jì)、適用、有效,在沖均勻下墊面的區(qū)域蒸散發(fā)監(jiān)測上具有明顯的優(yōu)越性。系統(tǒng)回顧了5種常用的區(qū)域蒸散發(fā)遙感估算方法，包括經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型、與傳統(tǒng)方法相結(jié)合的遙感模型、地表能量平衡模型、溫度一植被指數(shù)特征空間模型以及陸而過程與數(shù)據(jù)同化等，分析了這些模型的最新研究進(jìn)展及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并對地表蒸散發(fā)的地面驗(yàn)證方法進(jìn)行了概述。最后簡耍分析了區(qū)域蒸散發(fā)遙感估算存在

3、的問題，并展望了莫未來發(fā)展趨勢。多源遙感數(shù)據(jù)協(xié)同反演與恥遙感參數(shù)遙感化、蒸散發(fā)模型改進(jìn)與多模型集成、陸面過程打遙感數(shù)據(jù)同化、遙感蒸散發(fā)估算及地面驗(yàn)證屮的尺度問題與空間代表性問題研究等將會(huì)是未來區(qū)域蒸散發(fā)研究屮的重點(diǎn)發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：區(qū)域蒸散發(fā)；遙感；估算；驗(yàn)證中圖分類號：TP79；P426.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A蒸散發(fā)(Evapotansiaton,ET)包括土壤、水面的蒸發(fā)和植被蒸騰，是地衣水量平衡和熱量平衡的重耍參量，也是植被生長狀況與作物產(chǎn)量的重耍指標(biāo)。對此，已有不同學(xué)者從不同角度對蒸散發(fā)的研究進(jìn)展進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)［一“對水資源的過度利用，導(dǎo)致水資源短

4、缺和相關(guān)生態(tài)環(huán)境問題，間接影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。作為地表水熱過程的重耍環(huán)節(jié)，蒸散發(fā)的準(zhǔn)確估算，對區(qū)域水資源的止確管理，尤英是農(nóng)、林業(yè)用水的科學(xué)配置等意義重人，其相關(guān)研究也愈加受到人們的重視。傳統(tǒng)的蒸散估算方法多是基于氣象觀測站點(diǎn)的單點(diǎn)計(jì)算，雖然能提供相對準(zhǔn)確的蒸散發(fā)量，但無法滿足區(qū)域研究的需求。相對于傳統(tǒng)方法，遙感技術(shù)文章編號：1001166(2012)122953經(jīng)濟(jì)、適用、有效，在沖均勻下墊面的區(qū)域蒸散發(fā)監(jiān)測上具有明顯的優(yōu)越性。目前，國內(nèi)外學(xué)者已建立了眾多基于遙感或與遙感數(shù)據(jù)相結(jié)合的區(qū)域蒸散發(fā)估算模型，并就遙感像元尺度上的蒸散發(fā)地面驗(yàn)證屮存

5、在的問題進(jìn)行了研究°本文系統(tǒng)冋顧了區(qū)域蒸散發(fā)遙感估算方法及最新研究進(jìn)展，并對區(qū)域蒸散發(fā)的地面驗(yàn)證方法進(jìn)行概述，為模型的進(jìn)-?步發(fā)展及在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用提供借鑒。1區(qū)域蒸散發(fā)遙感估算方法遙感估算區(qū)域蒸散發(fā)的方法主耍分為：經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型、與傳統(tǒng)方法相結(jié)合的遙感模型、地表能量平衡模型、溫度一植被指數(shù)特征空間法、陸面過程與數(shù)據(jù)同化等。收稿日期：01271；修回日期：01281.基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目??遙感數(shù)據(jù)與植被生態(tài)系統(tǒng)濮循環(huán)欖塑的同化研究”（編號：40971221）；炊盟計(jì)劃FP7NV007MCooriatdA$aurpeanIngerobsrig

6、ssemofQighaiTietPllauhydrelorlgialprcesesandleAsanonsonssemwihgrundst1ieiagedatandnumercalsmu1tons（編號：212921）資助.作者簡介：張榮華（1984?女.山東威海人.M士研究生.主要從爭遙感應(yīng)用研究.Eai:zhua766@l63?com通訊作者：孫容（1970?男?甘謂通消人.教授.主要從爭機(jī)彼生產(chǎn)力與地表通雖的遙感應(yīng)用硏究.Eai：snribnu.edu?cn[]。金球氣候變化和人類m1uu@1.1經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型1.2.1Penmanontih公式

7、經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型機(jī)理簡單，將站點(diǎn)通量觀測數(shù)據(jù)1948年P(guān)enman[w將能量平衡原理和空氣動(dòng)力與遙感數(shù)據(jù)相結(jié)合，直接擬合蒸散發(fā)與遙感參學(xué)原理結(jié)合，提出了濕潤下墊面潛在蒸發(fā)的計(jì)算公量(一般是地表溫度和植被指數(shù))的冋歸關(guān)系，然后估算區(qū)域尺度上的蒸散發(fā)。其屮，以1977年Jcksnieg]■I正午時(shí)刻瞬時(shí)地表溫度和空氣溫度差之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。Sequi等⑺于1983年將其發(fā)展為更為普遍的形式，英表達(dá)式為：Rnd-LEd=Bx(「-Ta)n(1)式屮：Rnd和LEd分別是H均凈輻射和Fl均蒸散2的地表溫度和5Om高處的空氣溫度(°C)。B和n為冋歸系數(shù)，隨風(fēng)速、地

8、表粗糙度和人氣穩(wěn)左狀況變化，但淇敏感性更多依賴于植被覆蓋，多由NDVI函數(shù)給眾的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)確定。該方法假設(shè)正午