盐渍化灌区蒸散发多源遥感协同反演及其时空格局变化研究

The spatiotemporal scale effect of evapotranspiration (ET) is the scientific basis for crop efficient water using regulation and water saving management. Taked Inner Mongolia Hetao Irrigation District as the study area, land use pattern in Hetao Irrigation District is analyzed by using remote sensing and meteorological data combined with field data collected in the field; Then a multi-scale remote sensing evapotranspiration model of improved SEBS was built by using method of spatial enhancement, fusing Landsat8 and MODIS remote sensing data in two different scales collaborative inverses surface temperature, to estimate regional surface evapotranspiration, and then calculated coupled with the Penman formula, which can improve the model calculation the accuracy of area evapotranspiration and the performance of multi-scale model. Results of estimate by evapotranspiration model is verified by evapotranspiration measured by meteorological stations and MOD16 products in a single point and watershed scale; On this basis, finally the response relationship between temporal and spatial variation of surface evapotranspiration are analyzed and discussed, based on land-use map and evapotranspiration view of each type of surface Hetao irrigation district. It is an important guiding significance in calculating the real water consumption and achieving of real water saving analysis in irrigated area, improving water efficiency, scientific guiding rational use and distribution of water resources in irrigated area and making environmental protection and economic development plans.

蒸散发的时空尺度效应是作物高效用水调控与节水灌溉管理中需面对的基础科学问题。本研究以内蒙古河套灌区为研究区域，利用遥感和气象数据，结合野外实地采集资料对河套灌区土地利用格局进行分析；然后采用空间增强方法，构建多尺度遥感改进SEBS蒸散发模型，融合Landsat8和MODIS两种不同尺度遥感数据，协同反演地表温度，估算区域地表蒸散发，再与Penman公式耦合计算，提高模型计算区域蒸散发的精度及多尺度模型的性能。通过气象站点实测蒸散量和MOD16产品对模型估算蒸散发的结果进行单点和流域尺度的验证；在此基础上，最后根据河套灌区各期地表蒸散发图与土地利用类型图，分析探讨灌区地表蒸散发的时空变化规律及其与土地利用类型间的响应关系。对于计算灌区真实耗水量和实现灌区真实节水分析，提高用水效率，科学指导灌区水资源的合理利用和分配，以及制定生态环境保护和经济发展规划具有重要的指导意义。

蒸散发的时空尺度效应是作物高效用水调控与节水灌溉管理中需面对的基础科学问题。本研究以内蒙古河套灌区为研究区域，基于MODIS遥感数据和气象数据，建立了融合Kriging插值算法的SEBS遥感模型和SWH双源蒸散发模型，然后采用蒸渗仪、涡度相关及波文比实测数据和PM模型计算值对反演结果进行变化趋势分析及精度检验。结合基于Softmax方法的灌区土地分类结果，分析灌区6类土地类型蒸散发时空变化规律与差异特征，探讨了蒸散量的主要驱动因素。对于计算灌区真实耗水量和实现灌区真实节水分析，提高用水效率，科学指导灌区水资源的合理利用和分配，以及制定生态环境保护和经济发展规划具有重要的指导意义。主要研究成果如下： .（1）基于地表能量平衡系统建立的SEBS模型，以气象数据及Landsat遥感影像为源数据，得到内蒙古河套灌区融合Kriging插值算法的SEBS遥感模型，分析灌区6类土地类型蒸散发时空变化规律及差异特征；融合Kriging算法改进的SEBS模型灌区蒸散发反演结果与PM模型计算值的相对误差平均值变化范围在9.31%-14.03%。蒸散值高低区域与不同土地类型的边界较一致，不同土地类型蒸散值差异明显，同一月份不同土地类型蒸散发高低依次为：水体>林地>耕地>草地>城市>荒地，同一土地类型不同月份蒸散值高低依次为：6月>4月>9月>10月。.（2）基于MODIS遥感数据和气象数据，建立了河套灌区SWH双源蒸散发模型，利用以波文比系统、涡度相关系统和蒸渗仪田间实测数据对模型进行了验证，在此基础上，进一步分析了河套灌区蒸散量时空分布特征，并采用相关性分析与主成分分析方法探讨了蒸散量的主要驱动因素。对SWH蒸散模型的主要驱动数据进行时空分布变化分析表明，归一化植被指数（NDVI）、光合有效辐射（PAR）、温度、相对湿度、降水在相同月份空间分布基本保持一致，数值均呈现“山峰型”的年内变化趋势。