CN111814317A - 基于遥感的地表能量平衡分量估算方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供基于遥感的地表能量平衡分量估算方法及系统。该方法包括：获取预设遥感卫星采集的多通道数据，基于多通道数据获得地表有效能量；获取气象数据集合，基于气象数据集合得到若干时段的地表显热通量；基于地表有效能量得到地表潜热通量，结合地表潜热通量、单个像元蒸发比和日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发；计算潜在蒸散发，根据地表实际蒸散发和潜在蒸散发得到若干时段的地表相对蒸散发。本发明实施例通过综合考虑混合像元空间异质性，提出混合像元蒸发比以及日蒸散计算方法，可以同时进行蒸散的空间尺度误差纠正以及时间尺度扩展，可应用于静止气象卫星数据生产时间连续且高精度的地表能量平衡产品。
Description
技术领域
本发明涉及遥感技术领域，尤其涉及基于遥感的地表能量平衡分量估算方法及系统。
背景技术
地表能量平衡是指地表面向大气空间支出热量和从空间获取热量相平衡的情况，实际为入射到地表面的太阳净辐射能在地表面的转换和再分配过程。地表能量平衡和水循环保证了地球系统连续有序的进行能量、水汽、物质等迁移和转换，对地球的气候调节具有重要意义。地表能量平衡分量中，地表净辐射提供能量来源，一部分通过地面与空气的显热和潜热输送与大气进行热量交换(显热通量用于表征以湍流形式进行的热交换，潜热通量主要是地表水分蒸发与植被蒸腾作用进行的热交换)，另一部分通过土壤热传导方式与土壤进行热量交换，再有少部分进入植物体中用于光合作用的消耗。其中地表蒸散发是联系水循环和地表能量平衡的重要纽带。蒸散(Evapotranspiration，ET)是地表水分发生相变，通常指由液态转变成气态，并传输到大气中的自然现象。
传统的地表能量平衡分量估算方法多是基于气象观测站点，主要在局地小尺度上估算地表能量平衡分量，对非均匀下垫面的区域和更大尺度上并不适用。遥感观测经济适用，能宏观连续有效地反映地面信息，定量估算地表能量平衡分量也是地表能量平衡和水分状况在遥感应用的重要方向。利用遥感估算地表能量平衡分量是对于传统的单点测量蒸散量的一次巨大革新。它定期、持续地对地表的面状观测解决了单点观测带来的空间代表性问题。
地表能量平衡分量中很关键的一个分量是地表蒸散发，遥感估算地表蒸散发的方法主要有：经验类、基于地表能量平衡类、基于Penman-Monteith类、温度-植被指数特征空间类、陆面过程与数据同化等。经验类模型机理简单，通过拟合蒸散与相关参数，如地表温度、植被指数等的回归关系获取。其中以1977年Jackson等提出的经验类模型为代表，随后发展了不同的经验关系。经验类模型简便易行、在小区域适用性较好，但受到特定区域的限制，算法的移植性较差。Penman-Monteith类模型最早是由Penman结合空气动力学与能量平衡理论获取潜在蒸散的模型，Monteith在其基础上引入表面阻抗，考虑了下垫面的实际含水状态，Penman-Monteith模型的物理意义明确，估算精度较好，但需要地表水分及植被蒸腾状态等信息，在复杂下垫面较难精确估算表面阻抗。温度-植被指数特征空间法需要足够的像元建立植被指数和温度的分布构成三角形或梯形的特征空间，通过特征空间确定相应的干湿边，无需过多的辅助数据，但需要足够大的研究区域，且研究区域的土壤湿度和植被覆盖情况要好，陆面过程及数据同化法需要足够多的多源数据的支持。
发明内容
本发明实施例提供基于遥感的地表能量平衡分量估算方法及系统，用以解决现有技术中进行地表能量平衡分量估算中的局限性。
第一方面，本发明实施例提供基于遥感的地表能量平衡分量估算方法，包括：
获取预设遥感卫星采集的多通道数据，基于所述多通道数据获得地表有效能量；
获取气象数据集合，基于所述气象数据集合得到若干时段的地表显热通量；
基于所述地表有效能量得到地表潜热通量，结合所述地表潜热通量、单个像元蒸发比和日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发；
计算潜在蒸散发，根据所述地表实际蒸散发和所述潜在蒸散发得到若干时段的地表相对蒸散发。
进一步地，所述获取预设遥感卫星采集的多通道数据，基于所述多通道数据获得地表有效能量，具体包括：
基于所述多通道数据获得地表参数集合；
由所述地表参数集合得到地表净辐射，根据所述地表净辐射计算土壤热通量；
基于所述地表净辐射和所述土壤热通量得到地表有效能量。
进一步地，所述地表参数集合包括地表反照率、地表太阳入射辐射、地表下行长波辐射和地表上行长波辐射。
进一步地，所述基于所述地表有效能量得到地表潜热通量，结合所述地表潜热通量、单个像元蒸发比和日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发，具体包括：
基于所述地表净辐射、所述土壤热通量和所述地表显热通量得到所述地表潜热通量；
基于所述地表潜热通量计算得到所述单个像元蒸发比，结合预设高分分辨率的地表分类数据，按照面积比例加权法得到单个混合像元蒸发比的面积加权值；
对单次成像数据重复以上计算过程，并对单个像元的若干个蒸发比求平均值，得到日蒸发比；
根据日总净辐射产品及所述日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发。
进一步地，所述计算潜在蒸散发，根据所述地表实际蒸散发和所述潜在蒸散发得到若干时段的地表相对蒸散发，具体包括：
计算若干时段的瞬时潜在蒸散发和/或日潜在蒸散发；
计算所述若干时段的地表实际蒸散发与所述潜在蒸散发的比值，得到所述若干时段的地表相对蒸散发。
第二方面，本发明实施例提供基于遥感的地表能量平衡分量估算系统，包括：
第一处理模块，用于获取预设遥感卫星采集的多通道数据，基于所述多通道数据获得地表有效能量；
第二处理模块，用于获取气象数据集合，基于所述气象数据集合得到若干时段的地表显热通量；
第三处理模块，用于基于所述地表有效能量得到地表潜热通量，结合所述地表潜热通量、单个像元蒸发比和日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发；
第四处理模块，用于计算潜在蒸散发，根据所述地表实际蒸散发和所述潜在蒸散发得到若干时段的地表相对蒸散发。
进一步地，所述第一处理模块包括：
第一获取子模块，用于基于所述多通道数据获得地表参数集合；
第一计算子模块，用于由所述地表参数集合得到地表净辐射，根据所述地表净辐射计算土壤热通量；
第二计算子模块，用于基于所述地表净辐射和所述土壤热通量得到地表有效能量。
进一步地，所述第三处理模块包括：
第三计算子模块，用于基于所述地表净辐射、所述土壤热通量和所述地表显热通量得到所述地表潜热通量；
第四计算子模块，用于基于所述地表潜热通量计算得到所述单个像元蒸发比，结合预设高分分辨率的地表分类数据，按照面积比例加权法得到单个混合像元蒸发比的面积加权值；
第五计算子模块，对单次成像数据重复以上计算过程，并对单个像元的若干个蒸发比求平均值，得到日蒸发比；
第六计算子模块，根据日总净辐射产品及所述日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：
存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现任一项所述基于遥感的地表能量平衡分量估算方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现任一项所述基于遥感的地表能量平衡分量估算方法的步骤。
本发明实施例提供的基于遥感的地表能量平衡分量估算方法及系统，通过基于静止气象卫星的地表能量平衡产品输入空间分辨率较低，而时间分辨率高的特点，综合考虑混合像元空间异质性，提出混合像元蒸发比以及日蒸散计算方法，可以同时进行蒸散的空间尺度误差纠正以及时间尺度扩展，可应用于静止气象卫星数据生产时间连续且高精度的地表能量平衡产品。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于遥感的地表能量平衡分量估算方法流程图；
图2为本发明实施例提供的地表显热通量算法流程示意图；
图3为本发明实施例提供的地表实际蒸散发算法流程示意图；
图4为本发明实施例提供的基于遥感的地表能量平衡分量估算系统结构图；
图5为本发明实施例提供的电子设备的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
地表能量平衡是一个复杂的过程，特别是对于能量平衡中的蒸散发分量而言。对于不同类型的下垫面，它们蒸散发生的原理或规律往往是不同的：土壤蒸发可以看作是一个水热交换的物理过程；植被的蒸散更多的是一个植物的生理过程，这就意味着不同类型的植物其蒸散能力是不同的，即使是同一种植物，在不同的物候期内，其蒸散能力可能也存在着较大的差别；人造建筑的蒸散能力较弱，在生态研究中往往可以忽略不计；水体表面可以被视为一个不受阻力限制的蒸发过程；升华现象在冰雪表面存在饱和水汽压差值时是极其容易发生的。而这些不同之间往往又是呈非线性关系的存在，因此当不同地表类型同时存在于同一个遥感像元内，会造成因地表覆盖类型不同而产生较大的估算误差。
风云四号(FY-4A)气象卫星是第二代静止轨道气象卫星风云四号系列的首发星，FY-4A卫星姿态稳定方式为三轴稳定，目标是提高观测的时间分辨率和区域机动探测能力；提高扫描成像仪性能，以加强中小尺度天气系统的监测能力；发展大气垂直探测和微波探测，解决高轨三维遥感；发展极紫外和X射线太阳观测，加强空间天气监测预警。相比现有风云二号静止卫星来说，FY-4A装载的多通道扫描成像辐射计和空间天气载荷显著提升了观测性能，其中多通道扫描成像辐射计的成像观测通道从5个扩展到14个，观测时效从半小时提高到15分钟，最高空间分辨率从1.25km提高到500m，与国际同类卫星相比，风云四号A星成像仪14个成像通道与国际水平相当。
风云四号虽然其最高空间分辨率从1.25km提高到500m，但用于地表能量平衡系统的数据，空间分辨率无法达到最高的500m，为4km，在4km×4km的区域内，纯像元的比例很少(即同一个遥感像元内只含有一种地表类型)，常用的遥感估算地表能量平衡方法会造成较大的误差，因此需要另寻找解决办法。与此同时，风云四号是静止气象卫星，其成像周期快，每小时进行4次观测，整点为全圆盘，整点过15min、30min、45min为北半球(在风场成像观测时段，进行全圆盘观测)，全天共计进行40次全圆盘(包含8次测风的16张全圆盘)观测，56次北半球观测。遥感估算能量平衡分量中的日蒸散发的方法中有一类方法正是基于蒸发比不变法，风云4号静止卫星的高时间分辨率正好为应用此方法提供便利，并可剔除系统误差的影响以及部分削弱云覆盖的影响，可获得空间覆盖较完整的地表能量平衡产品。
图1为本发明实施例提供的基于遥感的地表能量平衡分量估算方法流程图，如图1所示，包括：
S1，获取预设遥感卫星采集的多通道数据，基于所述多通道数据获得地表有效能量；
根据FY-4采集的多通道数据，在该数据基础上计算地表净辐射Rn(netRadiation)、日总净辐射，得到日总净辐射产品，并可得到不同时段合成的净辐射产品，例如不限于8天合成、16天合成、月以及年的净辐射产品，根据净辐射产品计算土壤热通量G，最后得到地表有效能量，即地表显热通量和地表潜热通量之和；
S2，获取气象数据集合，基于所述气象数据集合得到若干时段的地表显热通量；
将气象数据集合作为输入数据，计算卫星过境时刻的地表显热通量H，根据不同过境时刻的地表显热通量结果，可求得不同时段的显热通量产品，包括但不限于如每小时平均或每天平均的地表显热通量产品等；
S3，基于所述地表有效能量得到地表潜热通量，结合所述地表潜热通量、单个像元蒸发比和日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发；
进一步计算地表潜热通量LE(Surface Latent Heat Flux)，根据地表潜热通量与有效能计算每个像元的蒸发比EF(Evaporative Fraction)，结合更高分辨率的地表分类数据，按照面积比例加权法，计算每个混合像元蒸发比的面积加权值，后续对每次的成像数据重复前述计算步骤，即可得到每日同一像元的多个订正后的蒸发比，并对每一像元的多个蒸发比求平均值，即可得到整个区域的日蒸发比，依据日总净辐射产品及日蒸发比即可求得日地表实际蒸散发产品ET(Evapotranspiration)，同样可得到不同时段的地表实际蒸散发产品，例如包括但不限于8天合成、16天合成、月及年的地表实际蒸散发产品；本发明实施例在计算地表实际蒸散发的混合像元蒸发比所使用的方法对于是什么模型得到的原始EF并没有作限定，均可采用混合像元蒸发比方法进行校正；
S4，计算潜在蒸散发，根据所述地表实际蒸散发和所述潜在蒸散发得到若干时段的地表相对蒸散发；
计算潜在蒸散发PET(Potential Evapotranspiration)，可根据不同需求计算不同时段的潜在蒸散发，可包括但不限于瞬时PET和日PET，最后根据地表实际蒸散发和潜在蒸散发的比值可得到地表相对蒸散发产品RET(Relative Evapotranspiration)，并可得到不同时段的产品。
本发明实施例通过基于静止气象卫星的地表能量平衡产品输入空间分辨率较低，而时间分辨率高的特点，综合考虑混合像元空间异质性，提出混合像元蒸发比以及日蒸散计算方法，可以同时进行蒸散的空间尺度误差纠正以及时间尺度扩展，可应用于静止气象卫星数据生产时间连续且高精度的地表能量平衡产品。
基于上述实施例，该方法中步骤S1具体包括：
基于所述多通道数据获得地表参数集合；
由所述地表参数集合得到地表净辐射，根据所述地表净辐射计算土壤热通量；
基于所述地表净辐射和所述土壤热通量得到地表有效能量。
其中，所述地表参数集合包括地表反照率、地表太阳入射辐射、地表下行长波辐射和地表上行长波辐射。
具体地，根据FY-4多通道数据获得地表反照率α、地表太阳入射辐射SSI(SpectralSolar Irradiance)、地表下行长波辐射DLR(Downward longwave radiation)、地表上行长波辐射ULR(Upward longwave radiation)，在此基础上计算地表净辐射Rn(netRadiation)。
若FY-4直接提供地表太阳入射辐射SSI、地表下行长波辐射DLR、地表上行长波辐射ULR的产品，这些产品便可以直接从文件读取；
若FY-4没有地表反照率α的产品，但是提供了黑空反照率αSWblack和白空反照率αSWwhite，地表反照率的计算可以按如下方法计算：
α＝(1-S)×αSWblack+S×αSWwhite
式中，α为地表反照率，αSWblack和αSWwhite分别为LSA中宽波段的黑空、白空反照率，S为权重系数，由漫射辐射DifSSI和总太阳入射辐射SSI的比值求得。
进一步地，根据以下公式计算净辐射Rn：
Rn＝(1-α)×SSI+DLR-ULR
基于净辐射的瞬时值与最大值的函数关系，对瞬时结果积分获取日净辐射产品Rndaily：
Ri＝Rnmax×sin(nt/N)
式中，Ri为瞬时净辐射结果，N为日照时数，Rnmax为净辐射通量的最大值。
根据以下公式结合地表分类数据计算土壤热通量G:
式中，Rn为净辐射通量，单位是W/m-2，fc为植被覆盖度，Γs和Γc分别代表裸土和完全由植被覆盖时土壤热通量占净辐射的比例，分别取0.315和0.05。
用Rn减去G即可得到地表有效能量。
基于上述任一实施例，本发明实施例通过以地表能量平衡单层模型为例予以说明如何获取地表显热通量：
如图2所示，首先准备输入数据，如气象数据风速、温度、湿度和压强，这些数据的获取方式但不限于气象站点插值，以及遥感反演的地表温度LST(Land surfacetemperature)数据。
可以理解的是，显热通量表征下垫面与大气之间以湍流形式交换的热量，单层模型中，算法由一维通量梯度表达式模拟：
式中，ρ为空气密度(kg/m3)，Cp为空气定压比热(J/kg·℃)，Taero为冠层的空气动力学温度(K)，使用地表温度LST代替，Ta为参考高度的气温(K)，ra为空气动力学阻抗(s/m)。
式中，PRS为气压，单位是hPa；T为空气温度，单位是℃；γ为湿度计常数，λ为汽化潜热系数，单位是J/kg。
λ＝(2.501-0.00234×T)×106
Taero空气动力学温度不易获取，一般利用地表温度LST代替，但会造成一定的误差，该误差通过附加阻抗纠正：
rah＝ra-reX
Tvir＝Tpt×(1+0.61×q)
式中，k为卡尔曼常数，取0.4，z代表参考高度，取值为2m，d为零平面位移，NDVI为归一化植被指数，根据植被高度h和叶面积指数LAI求解，Cd为冠层内平均拖曳系数，取0.2，z0m为地表粗糙度长度，由植被高度、零平面位移、叶面积指数获取，ψm和ψh为大气稳定的订正函数，L为莫宁奥布霍夫长度，Tvir为虚位温，Tpt为位温，q为比湿，e0为实际水汽压，es为饱和水汽压。
基于上述任一实施例，该方法中步骤S3具体包括：
基于所述地表净辐射、所述土壤热通量和所述地表显热通量得到所述地表潜热通量；
基于所述地表潜热通量计算得到所述单个像元蒸发比，结合预设高分分辨率的地表分类数据，按照面积比例加权法得到单个混合像元蒸发比的面积加权值；
对单次成像数据重复以上计算过程，并对单个像元的若干个蒸发比求平均值，得到日蒸发比；
根据日总净辐射产品及所述日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发。
具体地，如图3所示，计算地表潜热通量LE，潜热通量LE作为能量平衡方程的余项，可由净辐射Rn减土壤热通量G、感热通量H后获取，也可由其他方法获得，例如P-M公式，本发明实施例不作限制。
根据地表潜热通量与有效能计算每个像元的蒸发比EF：
其中i代表成像时间。
结合更高分辨率的地表分类数据，每一个低分辨率的混合像元可以对应为多个高分辨率的纯像元。对每个混合像元按照面积比例加权法，计算蒸发比的面积加权值EFmix-i，表示成像时间i经纠正后的混合像元蒸发比EFmix-i，然后对每次的成像数据重复进行计算，即可得到每日同一像元的多个订正后的蒸发比，并对每一像元的多个蒸发比EFmix-i求平均值，即可得到整个区域的日蒸发比平均值
依据日总净辐射产品Rndaily及日蒸发比
即可求得日地表实际蒸散发产品ET。
基于上述任一实施例，该方法中步骤S4具体包括：
计算若干时段的瞬时潜在蒸散发和/或日潜在蒸散发；
计算所述若干时段的地表实际蒸散发与所述潜在蒸散发的比值，得到所述若干时段的地表相对蒸散发。
具体地，根据不同需求计算不同时段的潜在蒸散发PET，包括但不限于瞬时PET与日PET，运用以下公式计算地表潜在蒸散发PET，计算方法包括但不限于本公式：
式中Δ为饱和水汽压与气温关系的斜率，kPa/℃；Rnd为净辐射，MJ/(m2〃d)；G为土壤热通量，MJ/(m2〃d)；T为空气的平均温度，℃；U2为2m高度处的风速，m/s；γ为温度计常数，kPa/℃。
进一步地，计算地表实际蒸散发ET与地表潜在蒸散发PET的比值即可得到地表相对蒸散发RET产品，并可得到不同时段的产品：
图4为本发明实施例提供的基于遥感的地表能量平衡分量估算系统结构图，如图4所示，包括：第一处理模块41、第二处理模块42、第三处理模块43和第四处理模块44；其中：
第一处理模块41用于获取预设遥感卫星采集的多通道数据，基于所述多通道数据获得地表有效能量；第二处理模块42用于获取气象数据集合，基于所述气象数据集合得到若干时段的地表显热通量；第三处理模块43用于基于所述地表有效能量得到地表潜热通量，结合所述地表潜热通量、单个像元蒸发比和日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发；第四处理模块44用于计算潜在蒸散发，根据所述地表实际蒸散发和所述潜在蒸散发得到若干时段的地表相对蒸散发。
本发明实施例提供的系统用于执行上述对应的方法，其具体的实施方式与方法的实施方式一致，涉及的算法流程与对应的方法算法流程相同，此处不再赘述。
本发明实施例通过基于静止气象卫星的地表能量平衡产品输入空间分辨率较低，而时间分辨率高的特点，综合考虑混合像元空间异质性，提出混合像元蒸发比以及日蒸散计算方法，可以同时进行蒸散的空间尺度误差纠正以及时间尺度扩展，可应用于静止气象卫星数据生产时间连续且高精度的地表能量平衡产品。
基于上述实施例，所述第一处理模块41包括：第一获取子模块411、第一计算子模块412和第二计算子模块413；其中：
第一获取子模块411用于基于所述多通道数据获得地表参数集合；第一计算子模块412用于由所述地表参数集合得到地表净辐射，根据所述地表净辐射计算土壤热通量；第二计算子模块413用于基于所述地表净辐射和所述土壤热通量得到地表有效能量。
基于上述任一实施例，所述第三处理模块43包括：第三计算子模块431、第四计算子模块432、第五计算子模块433和第六计算子模块434；其中：
第三计算子模块431用于基于所述地表净辐射、所述土壤热通量和所述地表显热通量得到所述地表潜热通量；第四计算子模块432用于基于所述地表潜热通量计算得到所述单个像元蒸发比，结合预设高分分辨率的地表分类数据，按照面积比例加权法得到单个混合像元蒸发比的面积加权值；第五计算子模块433对单次成像数据重复以上计算过程，并对单个像元的若干个蒸发比求平均值，得到日蒸发比；第六计算子模块434根据日总净辐射产品及所述日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发。
图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行如下方法：获取预设遥感卫星采集的多通道数据，基于所述多通道数据获得地表有效能量；获取气象数据集合，基于所述气象数据集合得到若干时段的地表显热通量；基于所述地表有效能量得到地表潜热通量，结合所述地表潜热通量、单个像元蒸发比和日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发；计算潜在蒸散发，根据所述地表实际蒸散发和所述潜在蒸散发得到若干时段的地表相对蒸散发。
此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的传输方法，例如包括：获取预设遥感卫星采集的多通道数据，基于所述多通道数据获得地表有效能量；获取气象数据集合，基于所述气象数据集合得到若干时段的地表显热通量；基于所述地表有效能量得到地表潜热通量，结合所述地表潜热通量、单个像元蒸发比和日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发；计算潜在蒸散发，根据所述地表实际蒸散发和所述潜在蒸散发得到若干时段的地表相对蒸散发。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.基于遥感的地表能量平衡分量估算方法，其特征在于，包括：
获取预设遥感卫星采集的多通道数据，基于所述多通道数据获得地表有效能量；
获取气象数据集合，基于所述气象数据集合得到若干时段的地表显热通量；
基于所述地表有效能量得到地表潜热通量，结合所述地表潜热通量、单个像元蒸发比和日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发；
计算潜在蒸散发，根据所述地表实际蒸散发和所述潜在蒸散发得到若干时段的地表相对蒸散发。
2.根据权利要求1所述的基于遥感的地表能量平衡分量估算方法，其特征在于，所述获取预设遥感卫星采集的多通道数据，基于所述多通道数据获得地表有效能量，具体包括：
基于所述多通道数据获得地表参数集合；
由所述地表参数集合得到地表净辐射，根据所述地表净辐射计算土壤热通量；
基于所述地表净辐射和所述土壤热通量得到地表有效能量。
3.根据权利要求2所述的基于遥感的地表能量平衡分量估算方法，其特征在于，所述地表参数集合包括地表反照率、地表太阳入射辐射、地表下行长波辐射和地表上行长波辐射。
4.根据权利要求2所述的基于遥感的地表能量平衡分量估算方法，其特征在于，所述基于所述地表有效能量得到地表潜热通量，结合所述地表潜热通量、单个像元蒸发比和日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发，具体包括：
基于所述地表净辐射、所述土壤热通量和所述地表显热通量得到所述地表潜热通量；
基于所述地表潜热通量计算得到所述单个像元蒸发比，结合预设高分分辨率的地表分类数据，按照面积比例加权法得到单个混合像元蒸发比的面积加权值；
对单次成像数据重复以上计算过程，并对单个像元的若干个蒸发比求平均值，得到日蒸发比；
根据日总净辐射产品及所述日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发。
5.根据权利要求1所述的基于遥感的地表能量平衡分量估算方法，其特征在于，所述计算潜在蒸散发，根据所述地表实际蒸散发和所述潜在蒸散发得到若干时段的地表相对蒸散发，具体包括：
计算若干时段的瞬时潜在蒸散发和/或日潜在蒸散发；
计算所述若干时段的地表实际蒸散发与所述潜在蒸散发的比值，得到所述若干时段的地表相对蒸散发。
6.基于遥感的地表能量平衡分量估算系统，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于获取预设遥感卫星采集的多通道数据，基于所述多通道数据获得地表有效能量；
第二处理模块，用于获取气象数据集合，基于所述气象数据集合得到若干时段的地表显热通量；
第三处理模块，用于基于所述地表有效能量得到地表潜热通量，结合所述地表潜热通量、单个像元蒸发比和日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发；
第四处理模块，用于计算潜在蒸散发，根据所述地表实际蒸散发和所述潜在蒸散发得到若干时段的地表相对蒸散发。
7.根据权利要求6所述的基于遥感的地表能量平衡分量估算系统，其特征在于，所述第一处理模块包括：
第一获取子模块，用于基于所述多通道数据获得地表参数集合；
第一计算子模块，用于由所述地表参数集合得到地表净辐射，根据所述地表净辐射计算土壤热通量；
第二计算子模块，用于基于所述地表净辐射和所述土壤热通量得到地表有效能量。
8.根据权利要求7所述的基于遥感的地表能量平衡分量估算系统，其特征在于，所述第三处理模块包括：
第三计算子模块，用于基于所述地表净辐射、所述土壤热通量和所述地表显热通量得到所述地表潜热通量；
第四计算子模块，用于基于所述地表潜热通量计算得到所述单个像元蒸发比，结合预设高分分辨率的地表分类数据，按照面积比例加权法得到单个混合像元蒸发比的面积加权值；
第五计算子模块，对单次成像数据重复以上计算过程，并对单个像元的若干个蒸发比求平均值，得到日蒸发比；
第六计算子模块，根据日总净辐射产品及所述日蒸发比得到若干时段的地表实际蒸散发。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述基于遥感的地表能量平衡分量估算方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述基于遥感的地表能量平衡分量估算方法的步骤。
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