高時(shí)空分辨率農(nóng)田蒸散估算及其不確定性研究.pdf

1、農(nóng)田蒸散(Evapotranspiration，ET)是農(nóng)田水分平衡的主要支出項(xiàng)，準(zhǔn)確地測(cè)定和估算農(nóng)田尺度的蒸散量，對(duì)農(nóng)田作物連續(xù)觀測(cè)具有重要意義。近年來(lái)，遙感技術(shù)的飛速發(fā)展，使得基于遙感方法進(jìn)行農(nóng)田蒸散監(jiān)測(cè)成為一種重要的技術(shù)手段。遙感技術(shù)能夠克服單站觀測(cè)在大范圍應(yīng)用中的局限性，尤其是較低空間分辨率(一般具有較高時(shí)間分辨率)的氣象衛(wèi)星和資源衛(wèi)星具有很好的區(qū)域性和時(shí)效性，可以在短時(shí)間內(nèi)覆蓋地球表面較大的區(qū)域，但是這類(lèi)數(shù)據(jù)空間分辨率較低，不

2、能很好地反映地表真實(shí)情況。而能夠顯示地物細(xì)節(jié)信息的高空間分辨率的衛(wèi)星，重訪周期長(zhǎng)，無(wú)法滿(mǎn)足農(nóng)田蒸散連續(xù)監(jiān)測(cè)的需求。因此，本研究在運(yùn)用農(nóng)田遙感蒸散模型和多源遙感數(shù)據(jù)時(shí)空融合技術(shù)的基礎(chǔ)上，基于多源遙感數(shù)據(jù)(ASTER、MODIS)，開(kāi)展高時(shí)空分辨率農(nóng)田蒸散估算，為促進(jìn)農(nóng)田蒸散空間尺度效應(yīng)研究及遙感技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的進(jìn)一步應(yīng)用提供一定的參考。
　　本文以甘肅省黑河流域中游為研究區(qū)域，以2012年在黑河流域開(kāi)展的大型多尺度綜合觀測(cè)試驗(yàn)(黑

3、河流域生態(tài)-水文過(guò)程綜合遙感觀測(cè)聯(lián)合試驗(yàn))中獲取的地面數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，首先基于地表能量平衡模型和多源遙感數(shù)據(jù)時(shí)空融合技術(shù)，利用多源遙感數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，估算瞬時(shí)高時(shí)空分辨率地表通量(90m)，并利用地面渦度相關(guān)儀及自動(dòng)氣象站觀測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)估算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和不確定性分析，最后進(jìn)行空間尺度(空間分辨率為990m、480m、90m)和時(shí)間尺度(天)的擴(kuò)展，得到高時(shí)空分辨率的農(nóng)田日蒸散(1d、90m)。研究得到的結(jié)果如下：
　　(1)

4、高時(shí)空地表通量(90m)與地面觀測(cè)值具有良好的一致性，散點(diǎn)圖的趨勢(shì)線接近1：1線，決定系數(shù)R2均高于0.61，均方根誤差均低于61.94 W/m2，平均絕對(duì)誤差MAE低于52.95 W/m2。在與ASTER估算值的對(duì)比驗(yàn)證中，二者之間的散點(diǎn)圖均較集中。誤差分布圖也顯示二者在農(nóng)田、戈壁等區(qū)域差異較小。融合數(shù)據(jù)估算高時(shí)空分辨率的潛熱通量是可行的，可以滿(mǎn)足連續(xù)監(jiān)測(cè)農(nóng)田蒸散的需求。
　　(2)空間尺度擴(kuò)展中，空間分辨率為990m的潛熱通量