洛河流域蒸散发遥感反演及其与各参数的相关性分析

利用ETM数据和地表热量平衡模型估算洛河流域的蒸散发量,并结合地面实测资料进行检验,然后综合分析蒸散发量与土地利用/覆被、地表参数、地形参数的关系。研究发现,不同下垫面的蒸散发能力有一定的差别,其中水体和林地的日蒸散发量最大;蒸散发量与NDVI、植被覆盖度以及高程等参数呈线性相关,而与地表温度呈指数相关,与叶面积指数呈对数相关。     

区域土壤植被系统蒸散发二源遥感估算

针对干旱半干旱复杂地形区地表起伏、覆被不均一、植被稀疏的特征,论文对N'95二源遥感模型中地表净辐射计算方案以及地表反照率、零平面位移、动量粗糙长度、热量粗糙长度、动量和热量的稳定度校正项、土壤表面的空气动力学阻抗等算法有针对性地进行了修改.利用修改后的N'95模型,选择位于黄土高原的地表起伏大,植被稀疏的陕甘宁交界区为研究区,计算了研究区的土壤蒸发、植被蒸腾和土壤一植被总蒸散发;并利用附加阻抗法计算实际蒸散发的方法对N'95二源模型法遥感估算结果进行了间接精度评价,比较验证表明N'95二源模型法估算的蒸散发结果合理,精高较高.     

海岸带地区SPOT卫星影像大气校正方法比较及精度验证

为获得反演海岸带地区地表真实反射率的最佳大气校正方法,分别利用DOS、6S及FLAASH三种模型对SPOT卫星影像进行大气校正,对比分析校正前后影像的典型地物光谱曲线及NDVI指数的变化情况,并对结果进行精度验证。研究表明:三种大气校正模型均能有效去除大气对遥感影像的影响,获取较为准确的地表反射率信息;对比河流、水库、海水、植被、城镇、裸地等六种典型地物校正前后的光谱曲线,与DOS及6S模型相比,FLAASH模型校正结果中各地物反射率差别较大、特征明显,能较好的还原地表真实情况;NDVI指数检验显示,FLAASH模型对地物NDVI响应更强烈,在地物光谱响应特征分析等方面具有更强的优势,是三种模型中最适宜海岸带地区SPOT影像的大气反演方法。研究方法及结论可为同类研究提供参考与借鉴。     

一种基于植被指数-地表温度特征空间的蒸散指数

利用遥感获取的植被指数和地表温度信息,进行地表能量和水分平衡过程研究是目前陆表过程研究的前沿。根据地表能量和水分平衡原理,对地表温度(Ts)、植被指数(VI),地表蒸散发(ET)之间的空间关系进行了分析,并基于假设条件,构建了温度植被蒸散指数(TVETI)。为验证TVETI表征地表蒸散的能力,利用环境卫星数据和SEBAL模型,对SEBAL模型中各能量通量构建的蒸散指数与TVETI进行线性回归分析,从2012年4~9月6个不同日期的确定性系数分别为:0.838、0.935、0.912、0.921、0.926、0.825, TVETI能很好的表征地表蒸散能力。通过对SEBAL模型估算的ET和TVETI估算的ET进行交叉验证发现,两者大小一致性显著, TVETI可以实现区域尺度地表蒸散发的快速估算。     

基于SWH模型的青藏高原高寒草甸蒸散发及其组分变化分析

基于Shuttleworth-Wallace Hu（SWH）双源蒸散模型对青藏高原那曲、纳木错、藏东南站蒸散发进行估算,在结果验证良好基础上,对青藏高原蒸散发变化特征及各站主要影响因素进行了分析。结果表明：SWH模型在青藏高原3个草甸站适用性良好;年蒸散发介于388~732 mm之间,年内分布呈先增大后减小特征;3站蒸散发组分差异较大,那曲站和纳木错站土壤蒸发对蒸散总量的贡献分别为53%和56%,藏东南站蒸散发则几乎全部由植被蒸腾贡献,占比高达95%;植被叶面积指数为3站蒸散发最主要的影响因素,饱和水汽压差对藏东南站蒸散发影响也较大。研究结果可对青藏高原蒸散发及其组分时空格局与水循环过程研究提供科学依据。     

近59 a锡林河流域潜在蒸散发及地表干湿状况变化趋势分析

利用1960—2018年锡林河流域周边13个气象站的逐日气象资料,采用世界粮农组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO）推荐的Penman-Monteith公式计算各气象站多年潜在蒸散发量及相对湿润度指数。通过利用主成分分析、相关分析和偏相关分析,探讨了锡林河流域潜在蒸散发、地表干湿状况多年变化规律;分析了影响潜在蒸散发的主要气象因子及各气象要素间的相互作用;着重讨论了锡林河流域潜在蒸散发的周期变化及其与相对湿润度指数、各气象要素的相互作用。结果表明：流域近59 a潜在蒸散发整体呈现增长趋势,且上升趋势显著,存在显著增加—减小交替的多尺度时频变化特征和多主周期变化规律;各气象要素中潜在蒸散发对温度的响应较大,平均风速次之;平均相对湿度受到潜在蒸散发的影响较大,降水次之。整个流域环境有不显著的变湿润趋势。     

基于DEM的山区遥感图像地形校正方法

基于地表反射为各向异性的假定,可以将遥感图像的地形校正分为光照和反射率校正两部分。基于6S大气校正模型和数字高程模型(DEM)对山区遥感图像进行光照和反射率校正,通过消除遥感图像中大气和地形的影响,反演得到地表反射率。通过对江西兴国县TM图像的实验,实现了对山区遥感图像的地形校正。对模型中的大气参数进行了敏感性分析,发现大气参数的误差对地表反射率的反演精度影响较小。     

基于MOD16的山西省地表蒸散发时空变化特征分析

基于MOD16全球蒸散发产品和气象站点实测数据,运用变异系数法、Sen趋势法等研究了山西省2000—2014年地表蒸散发ET、潜在蒸散发PET的空间分布特征、变化趋势及影响因素。结果表明：① MOD16蒸散产品与气象站点实测蒸散发之间具有良好的时空相关性(R ²=0.90),其产品精度可以满足山西省蒸散发时空分布研究的要求;②山西省多年平均ET、PET分别为816.77、1608.46 mm,年内变化表现为先增高后下降的“单峰”型分布,二者差值在5月、6月最大,此时山西省最为干旱;③ 全省年平均ET呈现西北低、东南高的分布特征,PET呈西南高、东北低的分布特征,二者差值整体上较大,表现为全省地表水分比较缺乏,其中忻州、吕梁西部最为严重;④ 全省近15 a来ET和PET的年际变化都比较小,整体上全省PET在增加,ET在相对减少,意味着近15 a来干旱情况在加剧;⑤ ET、PET的时空变化与诸多气象因子相关,在空间尺度上与降水、相对湿度密切相关,在时间尺度上与气温、降水关系最为密切。     

基于台站和MOD16数据的山东省蒸散及潜在蒸散时空变化

蒸散发的时空格局分析对理解气候变化与水资源之间的相互影响具有重要的作用。本文基于Penman-Monteith公式,利用MODIS全球蒸散发产品(MOD16)及气象站点的蒸发皿观测数据,先对数据精度进行评价,再从空间和时间两个尺度上对数据进行统计分析,系统阐释了2000-2014年山东省地表蒸散(ET)及潜在蒸散(PET)的时空分布特征及其与气象因子的相关性。主要结论为：①山东省不同区域蒸散分布差异明显,地表植被对ET的月际变化趋势有重要影响;②山东省ET及PET年际波动不大,全省ET均值为1529 mm,PET均值为2178 mm,年均ET与PET相对较大的差值说明该省整体相对缺水。③ET及PET的时空变化与诸多气象因子相关,其中与降水及温度的关系最为密切。     

宁夏引黄灌区蒸散发量的计算模拟

为了解宁夏引用耗排黄河水量的问题,针对水域、裸地-植被域和不透水域等不同土地利用类型,采用了Penman公式、Noilhan-Planton模型和Penman-Monteith公式等对相应土地利用类型的蒸散发量进行计算模拟,从而确定了区域蒸散发量的计算模拟方法。依据计算模拟结果和试验观测数据对区域蒸散发量的计算模拟方法进行了验证。基于以上研究,以宁夏引黄灌区为例,对宁夏引黄灌区2000年的蒸散发量和1991-2000年间蒸散发量的变化趋势进行了计算模拟,并就降雨量对区域蒸散发量的影响关系进行了分析。模拟结果表明,2000年宁夏引黄灌区(不计黄河干流河道本身的蒸发)的总蒸散发量为4.59×109m3,计入黄河干流河道本身的蒸发则总蒸散发量为4.97×109m3;1991-2000年10年间区域总蒸散发量和区域农田蒸散发量呈增加趋势,天然林草灌木地和荒地蒸散发量呈下降趋势;区域总蒸散发量、农田蒸散发量、林草灌木地蒸散发量等与降雨量有着较好的相关关系,并随着降雨量的增加呈递增趋势。     

基于ETM+与MODIS数据融合的伊洛河流域地表蒸散估算

MODIS数据时间分辨率较高,在对地能量和水分变化监测应用中具有不可比拟的优势。但其空间分辨率较低,混合象元效应显著,尤其在地表土地利用类型复杂和空间异质性较大时,会带来较大的误差。而ETM+数据具备较高的空间分辨率,但其单一的热红外波段导致反演的地表温度精度不高,且时间分辨率低,因而限制了在地表蒸散监测中的应用。本文探讨了将TM/ETM+与MODIS数据相融合估算区域地表蒸散的一种多尺度遥感方法,利用TM/ETM+计算得到的植被指数,基于空间增强方法将MODIS反演的地表温度尺度提高到30 m,并结合SEBS模型对伊洛河流域的地表蒸散进行了估算。验证与分析的结果表明,估算精度得到提高,研究区当日蒸散量在0～5.32 mm/d之间,空间分布具有明显的地域性差异,区域分布不均衡。     

基于MOD16数据的渭河流域地表实际蒸散发时空特征

基于流域水量平衡法,利用水文数据和气象数据对渭河流域MOD16-ET(实际蒸散发)数据进行精度验证; 利用2000-2012年MOD16-ET数据和GIS技术定量分析了渭河流域(分为干流、泾河、北洛河3个子流域)地表实际蒸散发年际和年内的时空变化特征。结果表明:(1) 3个子流域的实测降水空间插值结果与MOD16-ET估算结果比较,相对误差平均值为8.36%,渭河干流误差较小,其他2个子流域误差相对较大; (2) 3个子流域上游至下游的ET剖面线变化不同,明显受地表覆盖类型影响; (3) ET值年内分布大致呈单峰型格局,季节变化特征为夏季(177.14 mm)> 秋季(105.22 mm)> 春季(92.97 mm)> 冬季(77.50 mm); (4) 基于栅格尺度的ET值年际变化特征空间分布,各子流域下游以降低趋势为主,渭河中游和上游以升高趋势为主,北洛河、泾河中游和上游以基本不变趋势为主,具体影响因素的定量分析仍需MODIS资料的时间累积。     

Hydrological implications of land use and land cover change: Spatial analytical approach at regional scale in the closed basin of the Cuitzeo Lake,Michoacan, Mexico

A spatially distributed water balance model was used to assess the influence of regional land use and land cover change in a poorly gauged basin for the years 1975 and 2000. To carry out this study in the Cuitzeo Lake basin in Michoacan, Mexico, remote sensing and geographic information system tools were integrated in the water balance model. In addition, a transition matrix analysis was used to determine the dynamic change of categories of related hydrologic processes. The analysis of the water balance components, based on landforms and transition matrix, indicated a tendency of improvement in the regional hydrologic conditions in the basin. As a consequence of urban land use growth, however, plains and footslopes of the basin showed an increase of runoff values. In addition, in both years, the topographic lower sections of the basin exhibited a high demand for water from the increased urban land use, along with degradation of Cuitzeo Lake, particularly by pollution and reduction of water supply. The approach used here is suitable for understanding the change in quantity and spatial distribution of water available in poorly gauged basins.     

Budyko方程和单作物系数法在区域蒸散发估算中的耦合及应用

实际蒸散发(ET)是水文循环的关键环节,分布式量化ET是区域水量平衡计算的重要内容。本文基于Budyko水热耦合方程推算单作物系数,在单作物系数和基于遥感方法的叶面积指数(LAI)之间进行统计回归,建立计算LAI的模式,实现Budyko方程进行区域ET估算的空间分辨率提升。洮河流域的范例研究证实了两种方法耦合在复杂地理-生态区间应用的合理性。本文为区域ET的分布式量化研究提供了一种新的思路。     

“一带一路”背景下博多河流域景观格局变化及生态风险评价研究

“一带一路”沿线国家的生态风险研究有利于区域可持续发展,充分发挥对外辐射的作用,促进国家间经济流动、贸易畅通,实现共同繁荣。以孟加拉国博多河流域为例,选取1980—2017年期间的5期遥感影像,基于景观格局指数建立生态风险模型,综合运用空间自相关分析法、地统计学分析法、重心转移法等方法,研究流域景观格局变化特征以及生态风险演变规律。结果表明：（1）1980—2017年流域内景观类型主要是林地和耕地,且景观格局变化显著,耕地和湿地面积减少,林地、建设用地和未利用地面积增加;（2）1980年以来,流域生态风险整体呈下降趋势,但各类风险转化显著,除低风险区面积减少之外,其余风险区均存在不同程度的增加,各期流域生态风险重心均位于锡拉杰甘杰县,主要在流域中部沿南北方向发生偏移;（3）流域内各期的生态风险在空间上呈显著正相关关系,“高-高”集聚基本稳定,主要分布在博多河及其沿岸;“低-低”集聚变化显著,由博多河下游先向上游及流域西南部变化,后逐渐向流域西部和南部聚拢。研究结果为构建流域生态安全格局及进行生态风险预警工作等提供科学依据和理论支撑。     

基于遥感的黄河三角洲蒸散的动态分析

Evapotranspiration (ET) is an important parameter for water resource management. Compared to the traditional ET computation and measurement methods, the ET computation method based on remote sensing has the advantages of quickness, precision, raster mapping and regional scale. SEBAL, an ET computation model using remote sensing method is based on the surface energy balance equation which is a function of net radiance flux, soil heat flux, sensible heat flux and latent heat flux. The former three fluxes can be computed through the parameters retrieved from remote sensing image, then the latent heat flux can be obtained to provide energy for ET. Finally we can obtain the daily ET. In this study SEBAL was applied to compute ET in the Yellow River Delta of China where water resource faces a rigorous situation. Three Landsat TM images and meteorology data of 1999 were used for ET computation, and spatial and temporal change patterns of ET in the Yellow River Delta were analysed.     

Dynamic analysis of evapotranspiration based on remote sensing in Yellow River Delta

Evapotranspiration (ET) is an important parameter for water resource management. Compared to the traditional ET computation and measurement methods, the ET computation method based on remote sensing has the advantages of quickness, precision, raster mapping and regional scale. SEBAL, an ET computation model using remote sensing method is based on the surface energy balance equation which is a function of net radiance flux, soil heat flux, sensible heat flux and latent heat flux. The former three fluxes can be computed through the parameters retrieved from remote sensing image, then the latent heat flux can be obtained to provide energy for ET. Finally we can obtain the daily ET. In this study SEBAL was applied to compute ET in the Yellow River Delta of China where water resource faces a rigorous situation. Three Landsat TM images and meteorology data of 1999 were used for ET computation, and spatial and temporal change patterns of ET in the Yellow River Delta were analysed.     

近50年黑河流域的冰川变化遥感分析

黑河流域作为中国西北地区第二大内陆流域,其景观类型完整、流域规模适中、社会生态环境问题典型,已成为寒区、旱区水文与水资源研究的热点地区。本研究结合1：5 万地形图、Landsat TM/ETM+遥感影像及数字高程模型数据,运用面向对象的图像信息自动提取方法,建立冰川信息提取知识规则,对近50 年黑河流域的冰川变化进行遥感分析。结果表明：（1）20 世纪60 年代黑河流域内的967 条冰川到2010 年左右,减少为800 条冰川,减少数量明显;冰川面积由361.69 km²退缩为231.17 km²,共减少130.51 km²,退缩率为36.08%,平均每条冰川面积退缩0.14 km²。（2）黑河流域冰川分布及变化存在显著的区域差异性,黑河冰川退缩率比北大河大16%左右;冰川末端主要分布在4300~4400 m、4400~4500 m和4500~4600 m海拔区间内。（3）与西部其他山地冰川相比,黑河流域冰川退缩率较高。（4）根据流域内6 个气象站资料分析表明,降水增加对冰川的补给无法弥补气温上升导致的冰川消融所带来的物质损失,是黑河流域冰川普遍萎缩的关键因素。     

基于NDVI的新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算经验模型研究

新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算模型十分缺乏，给荒漠化监测等相关工作带来很大不便，开展植被覆盖度遥感估算经验模型研究，对于促进和完善相关地区的生态监测及研究工作具有积极的现实意义。通过对阜康市北部沙漠南缘和克拉玛依市中部平原荒漠进行无人机航拍，利用无人机遥感提取（光合）植被信息，并将无人机航拍影像的植被覆盖度统计单元与高分辨率卫星影像像元在空间上直接相对应，获取在高分辨率卫星影像像元尺度上的植被盖度，然后通过植被覆盖度和空间上与其相对应的源自高分辨率卫星影像的NDVI数据的拟合关系，建立基于源自高分二号影像的NDVI的阜康北部沙漠植被覆盖度遥感估算线性模型以及基于源自ZY1-02C影像的NDVI的克拉玛依平原荒漠植被覆盖度遥感估算二次多项式模型。研究中所采用的无人机遥感与卫星遥感相结合、植被覆盖度统计单元与卫星像元在空间上直接对应的方法，可避免以往相关工作中常以点位测量数据代表卫星像元数据所带来的不确定性。由于所用卫星影像的NDVI数据稳定性相对不足等原因，所建立的遥感估算模型的估算精度尚相对偏低，有待于今后进一步的工作加以改进。     

黄河流域景观破碎化对土壤保持服务影响研究

基于2000年、2005年、2010年和2015年土地利用现状遥感监测数据,分别采用景观格局指数和当量因子法测度了黄河流域多尺度景观破碎化和土壤保持服务的时空特征,并且综合运用热点分析工具、普通最小二乘法和空间回归分析模型,探索了2000—2015年黄河流域多尺度土壤保持服务时空演变特征及景观破碎化对土壤保持服务的影响机制。结果如下：① 黄河流域土壤保持服务低值区主要集中分布在黄河流域上游青海-甘肃-宁夏-陕西-内蒙古沿线地区以及流域下游河南和山东,另外省会城市以及周边地区同样是土壤保持服务低值区,土壤保持服务具有显著的尺度依赖性;② 研究期间黄河流域土壤保持服务变化的热点区域主要分布在流域上游黄土高原地区,冷点区域主要分布在黄土高原的周边地区,不同尺度下土壤保持服务变化冷热点差异显著;③ 回归结果显示,经济社会因子与土壤保持服务具有显著的负相关;自然本底因子中海拔和林地面积比重与土壤保持服务具有显著的正相关;景观破碎化指数对土壤保持服务的影响差异性显著。未来黄河流域不同分区土壤保持和土地利用政策的制定不仅需要考虑自然本底和经济社会驱动因子,还应考虑多尺度景观格局破碎化以及空间溢出效应,跨区域协同治理对于黄河流域土地利用政策制定和生态系统保护具有重要现实意义。