[发明专利]一种联合遥感和气象数据获取全天候蒸散发的方法

说明书

本发明公开了一种联合遥感和气象数据获取全天候蒸散发的方法，包括以下步骤：采集遥感数据；采集气象数据；计算每个MODIS遥感像元归属的CLDAS数据格网位置进行经纬度匹配；遍历MODIS遥感像元，判断MODIS的地表温度产品像元是否为有云，根据判断结果，估算MODIS有云像元和MODIS无云像元的蒸散发。本发明充分利用现有光学与热红外遥感数据，并利用格网气象数据，弥补单纯使用遥感数据在有云条件下无法反演蒸散发的缺陷，能够提供全天候的蒸散发数据。

技术领域

本发明属于遥感技术领域，具体地说，涉及一种联合遥感和气象数据获取全天候蒸散发的方法。

背景技术

蒸散发是陆表能量平衡的重要组成部分，对于气候变化、水文循环和生态环境等诸多领域具有十分重要的意义。传统获取蒸散发的方法主要是基于点的观测，但是点观测数据的空间代表性较差，难以反映区域蒸散发的时空变化。目前在遥感蒸散发监测中，主要是利用光学与热红外遥感数据。然而，光学与热红外遥感要求晴空无云的天气条件，一旦遇到云的情况则无法获取正常的地表参数，从而导致无法反演全天候的蒸散发信息。另一方面，目前国内外已有部分格网气象数据产品发布，这些数据产品能够弥补光学与热红外遥感有云像元无法获取蒸散发信息的缺陷，为反演全天候蒸散发提供了新的信息来源。

现有的蒸散发获取方法主要分为传统的地表观测方法和遥感反演方法。其中，传统的地表观测方法通常是基于单点、小尺度的测量，其缺点是难以推广到区域尺度，无法满足当前应用各领域对区域尺度蒸散发信息的要求；遥感反演的方法主要是利用光学与热红外信息，它最大的缺点是容易受到天气条件的影响，无法获取全天候的蒸散发信息。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术中存在的不能够获取全天候蒸散发的问题，提供了一种联合遥感和气象数据获取全天候蒸散发的方法，本发明联合现有遥感数据和格网气象数据产品直接获取全天候蒸散发，能够有效地为区域尺度气候、水文和生态环境等领域研究和应用提供实时、可靠的参数，具有十分重要的应用价值。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种联合遥感和气象数据获取全天候蒸散发的方法，包括以下步骤：

步骤1、采集遥感数据：遥感数据包括1km空间分辨率的地表温度产品、地表反照率产品、8天合成的叶面积指数产品、16天合成归一化植被指数产品；遥感数据来自MODIS卫星数据产品；

步骤2、采集气象数据：气象数据包括气温、风速、短波辐射和比湿这四个气象要素；气象数据来自CLDAS大气驱动场产品；

步骤3、经纬度匹配：计算每个MODIS遥感像元归属的CLDAS数据格网位置；

步骤4、估算MODIS遥感像元蒸散发：遍历MODIS遥感像元，判断MODIS的地表温度产品像元是否为有云，根据判断结果，估算MODIS有云像元和MODIS无云像元的蒸散发。

进一步地，步骤3中经纬度匹配中的计算每个MODIS遥感像元归属的CLDAS数据格网位置具体为：

对每个MODIS遥感像元，读取其经纬度(Lat_M，Lon_M)，对每个CLDAS格网气象数据，读取其经纬度(Lat_C，Lon_C)，遍历所有的CLDAS格网，计算两个经纬度的距离d，公式为：

其中，d最小值出现的格网即为MODIS遥感像元归属CLDAS的格网。

进一步地，步骤4中估算MODIS有云像元的蒸散发具体为：当MODIS的地表温度产品像元有云，其值为空值，这种情况下，根据步骤3所述方法找到该像元所在的CLDAS归属格网，读取该格网的风速，计算摩擦风速，公式为：