[发明专利]一种地表蒸散发的遥感反演方法及系统

权利要求书

1.一种地表蒸散发的遥感反演方法，其特征在于，所述反演方法包括如下步骤：

获取地表的气象数据和遥感数据；

根据所述地表的气象数据和遥感数据分别计算相对土壤水分为0的土壤温度与植被温度、相对土壤水分为1的土壤温度和植被温度；具体包括：根据所述气象数据和所述遥感数据，利用公式计算相对土壤水分为0的土壤温度；根据所述气象数据和所述遥感数据，利用公式计算相对土壤水分为0的植被温度；根据所述气象数据和所述遥感数据，利用公式计算相对土壤水分为1的土壤温度；根据所述气象数据和所述遥感数据，利用公式计算相对土壤水分为1的植被温度；其中，T_s0和T_v0分别表示相对土壤水分为0的土壤温度与植被温度，T_s1和T_v1分别表示相对土壤水分为1的土壤温度和植被温度；ρ为空气密度；C_p为定压比热；e_s为饱和水汽压；e_a为大气实际水汽压；T_a为近地表气温；g_vw为供水充足的植被冠层导度；g_av和g_as分别为植被和土壤上层的空气动力学导度；R_n,s和R_n,v分别为土壤组分净辐射和植被组分净辐射；G_s为土壤热通量；

根据相对土壤水分为0的土壤温度与相对土壤水分为1的植被温度和遥感数据计算区分根区水分充足状态和土壤表层无水分状态的土壤干边温度；具体包括：根据所述地表遥感数据，利用公式计算植被比例F_v；其中，EVI为增强型植被指数，EVI_min和EVI_max分别为对应裸土的最小增强型植被指数以及对应全植被覆盖的最大增强型植被指数；根据相对土壤水分为0的土壤温度与相对土壤水分为1的植被温度和植被比例，利用公式计算区分根区水分充足状态和土壤表层无水分状态的土壤干边温度T^*；其中，T_s0和T_v1分别为相对土壤水分为0的土壤温度与相对土壤水分为1的植被温度；

根据相对土壤水分为0的土壤温度与植被温度、相对土壤水分为1的土壤温度和植被温度和所述土壤干边温度计算土壤湿度限制因子、植被湿度限制因子和植被温度限制因子；具体包括：判断遥感影像像元的地表温度是否大于土壤干边温度，获得判断结果；若判断结果表示否，则利用公式f_VM＝1，计算植被湿度限制因子f_VM；利用公式计算土壤湿度限制因子f_SM；若判断结果表示是，则利用公式f_SM＝0，计算土壤湿度限制因子f_SM；利用公式计算植被湿度限制因子f_VM；其中，T_s0和T_s1分别为相对土壤水分为0的土壤温度与相对土壤水分为1的土壤温度，T_soil表示土壤组分温度，T_R为遥感影像像元的地表温度，F_v为植被比例；T_v0和T_v1分别为相对土壤水分为0的植被温度与相对土壤水分为1的植被温度，T_veg为植被组分温度，利用公式计算植被温度限制因子f_T；其中，T_max为一天中大气最高气温；T_opt为植被生长最适温度；

根据所述土壤湿度限制因子、植被湿度限制因子和植被温度限制因子，利用Priestley-Taylor公式计算地表蒸发量；具体包括：根据植被温度限制因子和植被湿度限制因子，利用公式计算植被蒸腾量；根据土壤湿度限制因子，利用公式计算土壤蒸发量；利用计算截流蒸发量；根据植被蒸腾量、土壤蒸发量和截流蒸发量，利用公式ET＝ET_v+ET_s+ET_i计算地表蒸发量；其中，ET_v、ET_s和ET_i分别为植被蒸腾量、土壤蒸发量和截流蒸发量，ET为地表蒸发量；f_wet为植被湿叶比例，RH为大气相对湿度；f_g为植被绿叶比例；f_APAR为绿色植被吸收的光合有效辐射；f_IPAR为绿色植被截获的光合有效辐射；f_T为植被温度限制因子；f_SM为土壤湿度限制因子；f_VM为植被湿度限制因子；α为Priestley-Taylor公式系数，α＝1.26；e_s为饱和水汽压；T_a为近地表气温；R_n,v为冠层净辐射，R_n,s为土壤净辐射；G_s为土壤热通量。

2.一种地表蒸散发的遥感反演系统，其特征在于，所述反演系统包括：

数据获取模块，用于获取地表的气象数据和遥感数据；

土壤温度与植被温度计算模块，用于根据所述地表的气象数据和遥感数据分别计算相对土壤水分为0的土壤温度与植被温度、相对土壤水分为1的土壤温度和植被温度；

所述土壤温度与植被温度计算模块，具体包括：相对土壤水分为0的土壤温度计算子模块，用于根据所述气象数据和所述遥感数据，利用公式计算相对土壤水分为0的土壤温度；相对土壤水分为0的植被温度计算子模块，用于根据所述气象数据和所述遥感数据，利用公式计算相对土壤水分为0的植被温度；相对土壤水分为1的土壤温度计算子模块，用于根据所述气象数据和所述遥感数据，利用公式计算相对土壤水分为1的土壤温度；相对土壤水分为1的植被温度计算子模块，用于根据所述气象数据和所述遥感数据，利用公式计算相对土壤水分为1的植被温度；其中，T_s0和T_v0分别表示相对土壤水分为0的土壤温度与植被温度，T_s1和T_v1分别表示相对土壤水分为1的土壤温度和植被温度；ρ为空气密度；C_p为定压比热；e_s为饱和水汽压；e_a为大气实际水汽压；T_a为近地表气温；g_vw为供水充足的植被冠层导度；g_av和g_as分别为植被和土壤上层的空气动力学导度；R_n,s和R_n,v分别为土壤组分净辐射和植被组分净辐射；G_s为土壤热通量；

土壤干边温度计算模块，用于根据相对土壤水分为0的土壤温度与相对土壤水分为1的植被温度和遥感数据计算区分根区水分充足状态和土壤表层无水分状态的土壤干边温度；

所述土壤干边温度计算模块，具体包括：植被覆盖度计算子模块，用于根据所述地表遥感数据，利用公式计算植被比例F_v；其中，EVI为增强型植被指数，EVI_min和EVI_max分别为对应裸土的最小增强型植被指数以及对应全植被覆盖的最大增强型植被指数；土壤干边温度计算子模块，用于根据相对土壤水分为0的土壤温度与相对土壤水分为1的植被温度和植被比例，利用公式计算区分根区水分充足状态和土壤表层无水分状态的土壤干边温度T^*；其中，T_s0和T_v1分别为相对土壤水分为0的土壤温度与相对土壤水分为1的植被温度；

限制因子计算模块，用于根据相对土壤水分为0的土壤温度与植被温度、相对土壤水分为1的土壤温度和植被温度和所述土壤干边温度计算土壤湿度限制因子、植被湿度限制因子和植被温度限制因子；

所述限制因子计算模块，具体包括：判断子模块，用于判断遥感影像像元的地表温度是否大于土壤干边温度，获得判断结果；第一限制因子计算子模块，用于若判断结果表示否，则利用公式f_VM＝1计算植被湿度限制因子f_VM；利用公式计算土壤湿度限制因子f_SM；第二限制因子计算子模块，用于若判断结果表示是，则利用公式f_SM＝0，计算植被湿度限制因子f_VM；利用公式计算植被湿度限制因子f_VM；其中，T_s0和T_s1分别为相对土壤水分为0的土壤温度与相对土壤水分为1的土壤温度；T_soil表示土壤组分温度，T_R为遥感影像像元的地表温度，F_v为植被比例；T_v0和T_v1分别为相对土壤水分为0的植被温度与相对土壤水分为1的植被温度，T_veg为植被组分温度，第三限制因子计算子模块，用于利用公式计算植被温度限制因子f_T；其中，T_max为一天中大气最高气温；T_opt为植被生长最适温度；

地表蒸发量计算模块，用于根据所述土壤湿度限制因子、植被湿度限制因子和温度限制因子，利用Priestley-Taylor公式计算地表蒸发量；

所述地表蒸发量计算模块，具体包括：植被蒸腾量计算子模块，用于根据植被温度限制因子和植被湿度限制因子，利用公式计算植被蒸腾量；土壤蒸发量计算子模块，用于根据土壤湿度限制因子，利用公式计算土壤蒸发量；截流蒸发量计算子模块，用于利用计算截流蒸发量；地表蒸散发量计算子模块，用于根据植被蒸腾量、土壤蒸发量和截流蒸发量，利用公式ET＝ET_v+ET_s+ET_i计算地表蒸散发量；其中，ET_v、ET_s和ET_i分别为植被蒸腾量、土壤蒸发量和截流蒸发量，ET为地表蒸发量；f_wet为植被湿叶比例，RH为大气相对湿度；f_g为植被绿叶比例；f_APAR为绿色植被吸收的光合有效辐射；f_IPAR为绿色植被截获的光合有效辐射；f_T为植被温度限制因子；f_SM为土壤湿度限制因子；f_VM为植被湿度限制因子；α为Priestley-Taylor公式系数，α＝1.26；e_s为饱和水汽压；T_a为近地表气温；R_n,v为冠层净辐射，R_n,s为土壤净辐射；G_s为土壤热通量。