呼图壁流域遥感蒸散发及生态需水研究

发布时间：2017-08-05 20:23

  本文关键词：呼图壁流域遥感蒸散发及生态需水研究

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【摘要】：蒸散包含水从土壤表面流失和通过植物蒸腾的全部过程,这两个蒸发过程是同时进行的,并且很难将它们区分开来。蒸散发能够将来自地球表面的70%的降水会返回大气,在干旱地区这个比例可以高达90%。对蒸散过程与机理的深入研究,有助于对陆气相互作用机理和地表能量平衡和水分平衡的进一步了解,也有助于人们正确评估人类活动对于生态环境的影响。本文利用SEBS模型、结合气温、气压等气象数据以及Landsat8遥感影像和DEM高程数据,计算了呼图壁县在2013年植被生长期4-10月份当中代表月份单日的蒸散发量,分析了呼图壁河流域蒸散发的时空分布规律,并且利用彭曼公式和蒸发皿的观测结果对SEBS模型的反演精度进行了分析,也对比了流域内的草地、耕地、林地、水体、裸地、沙地等不同地表覆盖类型的与蒸散发之间的关系。从时间上看,估算结果存在明显的季节变化规律:夏季的蒸散发达到了最大值,春季的蒸散发量小于夏季,秋季的蒸散发量是最小的,以耕地的蒸散发量为例:所反演的2013年度四天蒸散发量分别为:1.938,3.136,2.641和1.314 mmday-1。从空间上看,县域蒸散发量整体变化趋势为:北部荒漠区小于中部平原区小于南部山区。四天当中最大值出现在南部山区6月9日达到4.128mmday-1。对SEBS的估算结果与呼图壁县气象站的观察结果和利用彭曼公式计算的结果进行比较,表明SBES模型的结果是合理的,可以在实践中用来反映天山北坡典型县域蒸散量的时空变化特征。基于Landsat8数据与GEOEYE-1遥感数据,使用多尺度遥感方法,以新疆呼图壁县地表蒸散量为例,利用SEBS模型计算天山北坡县域遥感蒸散量估算,服务基于小流域和县域为管理单元的最严格水资源管理。针对军塘湖河流域耕地、呼图壁河流域耕地和北部荒漠交错带区域应用2m分辨率GEOEYE-1影像计算得NDVI和基于NDVI的NDVI-TR法模拟的地表温度。将获得的地表温度和NDVI作为SEBS模型的重要参数参与计算地表蒸散量,采用自制小型蒸渗仪观测数据对估算结果进行评估。结果表明,在使用中分辨率影像Landsat8估算的地表蒸散量过程中加入GEOEYE-1反演的个别参数,大部分估算结果更加接近自制微型蒸渗仪测定值,估算绝对误差最大值出现在裸地,为28.5%,远低于使用Landsat8影像的54.8%,说明高分影像的参与有助于提高模型估算效率。在估算出研究区的蒸散量的基础上,使用GF-1号影像将研究区分为耕地、林地、沙地、草地、裸地、水体以及其他七个部分,根据蒸散发法计算了呼图壁县草地、林地、耕地这三类主要植被类型的现状生态需水量,对本流域生态保护及恢复提出了政策建议。在最严格水资源管理背景下,较小区域(县级行政区划)或较小流域的更精确蒸散量估算成为水资源合理有效分配和减少资源纷争的必然要求。实现水资源的优化配置和生态环境建设的合理安排,需要从可持续发展的角度出发,遵循自然规律,确立人与自然和谐相处的发展方针。
【关键词】：SEBS 蒸散发 天山北坡 数据融合 生态需水
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P407;P426.2;TV213
【目录】：

• 摘要2-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究背景8-10
• 1.2 国内外研究进展10-13
• 1.2.1 蒸散发研究进展10-12
• 1.2.2 生态需水研究进展12-13
• 1.3 研究内容与技术路线13-14
• 1.4 本章小结14-16
• 第二章 研究区概况16-19
• 2.1 自然地理概况16-18
• 2.1.1 地理位置及地形概况16-17
• 2.1.2 气候概况17
• 2.1.3 水资源概况17-18
• 2.2 社会经济概况18
• 2.3 本章小结18-19
• 第三章遥感数据及SEBS模型19-37
• 3.1 所用遥感数据简介19-21
• 3.1.1 Landsat8数据简介19
• 3.1.2 GF-1 数据简介19-21
• 3.1.3 GEOEYE-1 数据简介21
• 3.2 SEBS模型的辅助数据需求21-22
• 3.2.1 DEM数据21
• 3.2.2 气象数据21-22
• 3.2.3 土地利用类型数据22
• 3.2.4 实测数据22
• 3.3 SEBS模型原理22-26
• 3.3.1 净辐射(Rn)23-24
• 3.3.2 土壤热通量(G0)24
• 3.3.3 感热通量(H)24-25
• 3.3.4 相对蒸发比25-26
• 3.4 数据预处理方法26-30
• 3.4.1 图像镶嵌26-27
• 3.4.2 图像裁剪27-28
• 3.4.3 正射校正28
• 3.4.4 Landsat8影像辐射定标过程28-29
• 3.4.5 大气校正29-30
• 3.4.6 空间差值方法30
• 3.5 蒸散发反演所需地表参数30-33
• 3.5.1 地表宽波段反射率30-31
• 3.5.2 NDVI31
• 3.5.3 植被覆盖度函数31
• 3.5.4 地表粗糙长度31-32
• 3.5.4 地表比辐射率32-33
• 3.5.6 LAI33
• 3.6 地表温度计算33-34
• 3.7 时段蒸散发扩展34-36
• 3.7.1 影响蒸散发时间尺度扩展的因素34-35
• 3.7.2 蒸散发长时间尺度扩展方法35-36
• 3.8 本章小结36-37
• 第四章 呼图壁县蒸散量的遥感反演37-46
• 4.1 地表参数分析37-39
• 4.1.1 NDVI分析37-39
• 4.2 呼图壁县蒸散发时空规律39-43
• 4.3 蒸散发结果分析验证43-45
• 4.3.1 蒸发皿数据验证43-44
• 4.3.2 空间位置上的可靠性验证44-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 数据融合方法计算呼图壁县蒸散发46-55
• 5.1 多尺度空间增强方法46-48
• 5.1.1 多尺度空间增强方法的意义46-47
• 5.1.2 介绍多尺度空间增强的方法47-48
• 5.2 数据处理48-49
• 5.2.1 遥感数据处理48-49
• 5.2.2 田间实测数据处理49
• 5.3 结果分析49-53
• 5.3.1 尺度效应分析51-52
• 5.3.2 分析自制的小型蒸渗仪的观测结果52-53
• 5.4 讨论53
• 5.5 本章小结53-55
• 第六章 呼图壁县生态需水研究55-61
• 6.1 流域土地利用现状统计分析55-57
• 6.2 生态需水计算方法57-61
• 第七章 结论及建议61-64
• 参考文献64-69
• 在读期间参与科研项目与发表的学术论文69-70
• 致谢70-72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张亚丽;王万同;;遥感估算伊洛河流域地表蒸散的空间尺度转换[J];测绘学报;2013年06期

2 汲旭生;袁昆筱佳;梁安宝;曲平;;利用Landsat 8影像制作解译样本点辅助高分影像分类可行性的研究[J];测绘与空间地理信息;2014年06期

3 辛晓洲;柳钦火;唐勇;田国良;顾行发;李小文;张宏升;陈家宜;;用CBERS-02卫星和MODIS数据联合反演地表蒸散通量[J];中国科学E辑:信息科学;2005年S1期

4 周剑;程国栋;李新;王根绪;;应用遥感技术反演流域尺度的蒸散发[J];水利学报;2009年06期

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本文编号：626794