2011-02
47
(1)
北京师范大学学报(自然科学版)
Journal
of
Be
ijing
Normal
University
CNatural
Sc
ience)
91
基于
SEBAL
模型的冀蒙接壤区
ET
反演祷
王强康慕谊十邢开雄段锦
(北京师范大学资源学院,地表过程与资源生态国家重点实验室
.100875.
北京)
摘要
以位于半干旱地区的冀蒙接壤带为研究对象,利用
SEBAL
模型和邻近研究区
10
个气象站点的气象数据,反
演得到研究区内各种土地覆被/利用类型的日蒸散规律,并与来自张家口市的蒸散数据作了比较,反演得到的蒸散发精
度较高.研究结果表明:
1)
水体、林地蒸散呈现双峰结构,其他土地覆被/利用类型呈现单峰结构;
2)
研究区域内日蒸散
发量的排序是:林地、水体、草地、居民点、未利用地、耕地、沙地.
关键词遥感;蒸散发;
SEBAL;
冀蒙接壤区
蒸散发
(evapotranspiration
,
ET)
是地表水量平衡
与能量平衡的重要参数.对地表蒸散发的准确估算在
环境监测、生态保护、农业节水等领域会产生巨大的经
济、社会、生态效益.在干旱、半干旱地区,灌溉是维持
区域农业生产和生态保育的重要途径,受到水分不足
的限制,干旱、半干旱地区农业活动与生态保护争水现
象严重.为了解决争水问题就必须对干旱、半干旱地区
水资源实施高效管理,那么区域蒸散的研究就成为其
中一个重要的环节.
传统的蒸散发研究方法是基于"点"尺度的,对于
非均匀的陆面,将研究结果进行空间尺度扩展时会引
起较大误差.而遥感技术提供了从"面"尺度研究蒸散
的方法,例如荷兰
Bastinnasen
提出的
SEBAL
模
型
[1-5J
可以从面上对陆面蒸散发进行反演估算.
SEBAL
模型是一种基于能量平衡方程的区域蒸散反
演方法,目前在土耳其、斯里兰卡、中亚等国和地区都
得到了应用
[6-8J
国内的众多学者针对不同的研究区域
也做过检验
[9-10J
本文采用
SEBAL
模型,以位于半干
旱区的冀蒙接壤带的
4
个县级行政单位为研究对象,
采取
Landsat
TM
产品影像根据研究区下垫面的实际
情况进行了参数估算
[11
时.在此基础上,结合研究区
的土地覆被/利用情况,对冀蒙接壤区蒸散发分布进行
了反演与分析.
1
数据与方法
1.
1
研究区概况冀蒙接壤区(包括河北张家口地区
的沽源县、内蒙古锡林郭勒盟的太仆寺旗、多伦县、正
蓝旗共
4
个县级行政单位)
(见图1)位于内蒙古高原
南缘,地理位置为
114.
83
0
~
116.88
0
E , 4
1.
22
0
~
赞
"973"
课题资助项目
(2007CB106807)
十通信作者
收稿日期:
2010-04-07
43.
18
0
N
,总面积
20805
km
2
•
该区属于温带大陆性季
风气候,降雨集中在
6-8
月份.
数据包括:
1)
2007
年
6
月
4
日成像的
TM
影像,
当天为晴天,云量小于
5%;
2)
从中国气象科学数据
共享网上下载的影像获取当天的临近研究区的
10
个
站点的气象数据;
3)
从中科院科学数据库下载的
30
m
分辨率的
DEM.
1.
2
研究方法
1.
2.
1
数据处理
1)影像预处理
影像预处理包括遥感影像的几
何纠正、截取研究区等.根据研究区特点及地物蒸散特
征,将研究区内土地覆被/利用类型分为水体、旱地、草
地、林地、居民点、未利用地(盐碱地、裸地)沙地等
7
类.采用非监督分类与目视解译相结合的方法提取土
地覆被/利用的信息,得到研究区内
2007
年土地利用
图(图
2).
2)
影象数据处理
由于研究区内只有一个国家
地面气象站(多伦气象站)
,不足以掌握研究区内的气
象情况,因此除了多伦气象站点的气象数据外,还采用
了临近研究区的
9
个气象站点的气象数据(气象站点
见图1).利用
ARCGIS
的
Spatial
Analyst
模块进行插
值得到覆盖全区的网格状气象数据.
1.
2. 2
陆面能量平衡方法
(SEBAL)
SEBAL
模型
的理论基础是陆面能量平衡原理,即地球表面所获得
的净辐射等于土壤热通量、感热通量和潜热通量之和,
如下式所示:
Rn
=G
十
H
+À
•
ET
,
(1)
式中
,
Rn
为净辐射通量,
G
为土壤热通量,
H
为感热
通量,以上各个通量单位均为
W.m
勺水的气化潜热