基于蒸散的遥感监测e项目研究

基于蒸散的遥感监测e项目研究

1树间土面蒸发eet是一门简单的英语语词，被称为蒸发和蒸发，即作物表面的蒸发（t）和树间土壤的蒸发（e）。ET代表区域内真实的耗水量，是水分循环的重要组成部分，也是水资源管理和水利用模式评价的一个重要参数。在水资源紧缺区域，利用ET进行用水控制和水资源分配是目前国外进行水资源管理的新的有效手段。影响ET的因素主要有气象因子（降雨、风速、温度、湿度及压强等）、土地利用状况、土壤湿度和植被状况等。1.2气-液联动蒸散计算(1）传统ET监测估算方法：传统的计算蒸散的方法都是在先计算潜在蒸散的基础上，与作物系数相乘，最后计算出实际蒸散。潜在蒸散的计算方法大致可分为三类，即基于温度的计算方法ETp=KW(T-32）(McCCoud,1995）；基于辐射的计算方法ETo=0.0135(T+17.8）(HargreavesandSamani,1985）；基于温度和辐射结合的计算方法由于蒸散在时间上和空间上是高度变化的，所以计算方法最好能够两项同时满足。传统蒸散计算方法的优点是在时间尺度上具有连续性，可以计算每天的蒸散；其不足是只能提供特定位置的点值而不能在区域尺度上计算蒸散，无法很好地描述蒸散的空间变异性。(2）遥感监测ET估算方法：随着空间技术的不断发展完善，遥感监测ET估算方法现已出现。其原理为应用遥感影像收集到的可见光波段、近红外和热红外波段信息，进行地表反照率、地表温度、地表比辐射系数等参数的反演，进而求出地表净辐射通量Rn、土壤热通量G和显热通量H，再计算出遥感影像对应的瞬时和每天蒸散量。表达式为Rn=LE+G+H。利用SEBAL模型可进行遥感监测ET计算，其原理是利用不同分辨率的遥感数据，来获取当天的实际蒸腾蒸发量，采用Penman公式和气象数据计算出参照腾发量，而后用空间和时间的外推法，形成相应分辨率、长时间序列的遥感反演ET结果。2通过遥感监测项目的主要任务和建设内容2.1海运流域水环境综合管理的主要内容遥感监测ET项目是GEF海河流域水资源与水环境综合管理项目（简称GEF海河项目）的重要组成部分，是GEF海河项目由海委承担的流域级五项战略研究、制定海河流域水资源与水环境综合管理战略行动计划、知识管理（KM）开发能力建设、建立海河流域遥感监测ET系统、实施流域级的项目管理与培训等主要内容之一。遥感监测ET的主要任务，是组建海河流域遥感监测ET中心，建设遥感监测ET管理系统，向相关项目和战略研究提供ET数据和技术支持。其目标是利用遥感监测ET值进行水资源综合管理，实现“真实”节水。2.2建立遥感监测et数据分析遥感监测ET项目建设内容主要包括以下5个方面：(1）引进先进的卫星遥感技术和分析模型（SEBAL模型），开展遥感监测ET数据生产。(2）建立基于GIS的遥感监测ET管理系统，并为流域和示范县生成2003-2008年期间的ET数据。(3）开展遥感监测ET估算的独立地面验证。(4）开发相关的应用工具，包括基于ET的流域级水平衡分析工具、地下水监管、省（市）级水定额管理工具、县级水定额管理工具、灌区级真实节水工具。(5）提供技术支持，开展技术培训。3设计思路和方案海河流域遥感监测ET系统总体技术框架，是根据《海河流域水资源与水环境综合管理遥感监测ET系统工作大纲》要求和历次世行检查团意见以及国际咨询专家建议进行设计的，详见图1。3.1etms基础平台层ETMS共分为3个层次：数据采集层、ET基础平台层和应用系统层。数据采集层由数据采集与交换子系统来实现，由数据采集和数据交换两部分组成。其中，数据采集负责将遥感卫星影像数据导入系统数据库，并负责ET数据库与KM数据库之间数据的交换。ET基础平台层是整个ETMS的核心，负责开展ET所需数据的预处理、ET数据生产等工作。它包括用户管理子系统、ET数据生产子系统和数据查询子系统。用户管理子系统负责对不同的用户进行分级管理，数据查询子系统实现对数据的查询，ET数据生产子系统则完成从原始数据到ET成果的生产流程（包括数据预处理和ET数据最终成果生成两个过程）。应用系统层包括5个应用工具，其中流域级的2个工具（流域水平衡分析工具和流域地下水管理工具）将集成到ETMS中，从系统数据库和KM共享数据库中调用所需数据进行分析研究并将成果返回到系统数据库和KM共享数据库；另外的工具（省级水定额管理工具、县级水定额管理工具）将在开发完成后提交给省市级和示范项目用户，由其独立运行使用（其所需数据可以从KM共享数据库获取）。3.2数据分析与管理用户对象分为2个层次，即流域级和省市级。流域级用户采用2个流域级的分析管理工具进行数据分析与管理，与ETMS有着密切的关系，并与KM数据库进行数据互访；省市级、示范项目、战略研究、IWEMP等用户则只从KM共享数据库获取所需数据。3.3遥感模型材料的验证和校核外业验证指ET独立地面验证和野外调查验证，负责对遥感调查成果和SEBAL模型进行验证和校核，从系统数据库提取所需数据并将验证成果和结论返回系统数据库。4遥感监测与其他项目和战略研究之间的关系4.1流域水资源与水环境知识管理平台同遥感监测ET项目一样，KM（知识管理）建设也是GEF海河项目的重要基础服务性项目，它是一个包括信息资源交流、共享及整合功能的流域水资源与水环境知识管理基础平台。遥感监测ET系统需要从KM系统数据库中获取基础数据，包括水文数据、气象数据、基本图形资料等。随后，遥感监测ET中心将利用这些基础资料并结合购买的遥感影像数据，通过SEBAL模型的计算，得到遥感监测ET数据成果及土地利用分析成果，并将成果通过遥感监测ET管理系统返回发送到KM系统数据库存储，供各级项目办使用。4.2遥感监测et项目遥感监测ET项目的实施需要得到相关各级项目办的支持和理解，同时需向各级项目办提供遥感监测ET理念的相关培训、必要的技术支持和遥感监测ET数据成果。遥感监测ET项目涉及到流域级水平衡分析工具、流域级地下水监管工具、省级水定额管理工具和县级水定额管理工具的开发。以上工具开发完成以后，将提交给各级项目办进行基于遥感监测ET的水管理工作。当遥感监测ET数据成果存储入KM系统以后，各级项目办可以从KM系统数据库中获取自己需要的遥感监测ET数据，进行相关分析和管理工作。4.3遥感监测及使用工具遥感监测ET项目为战略研究四（海河流域节水和高效用水）、战略研究五（海河流域地下水可持续开发及水权、打井许可）提供遥感监测ET数据成果、相关使用工具技术支持。5在规划建立过程中，还需要进一步完善，在后续的框架上，对具体的项目进行精细化管理的技术和应用，进行系统完善遥感监测ET项目作为一项从国外引入的新技术，在其实施中必然会遇到很多问题，主要集中在以下4个方面：(1）大范围应用遥感监测ET，特别对像海河流域这样大的范围而言在国外也少有先例。因此，在项目本身组织建设、机构管理和项目之间纵向横向协作上，都有很大的困难，是一个不断完善的过程。(2）遥感监测ET概念还需要进一步普及。特别是在县级基层管理人员和技术骨干中，遥感监测ET概念的建立需要一个不断深化的过程，ET应用