文档介绍：第 27卷第 12期地球科学进展
2012年 12月 ADVANCESINEARTHSCIENCE Dec.,2012
姚云军,程洁,赵少华,[J].地球科学进展,2012,27(12):13081318.[YaoYunjun,Cheng
Jie,ZhaoShaohua,:Areviewofmethodsusingthermalinfraredremotesensingdata[J].Advancesin
EarthScience,2012,27(12):13081318.]
基于热红外遥感的农田蒸散估算方法研究综述
姚云军1,程洁1,赵少华2,贾坤1,谢先红1,孙亮1
(,北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院,北京 100875;
,北京 100094)
摘要:农田蒸散是农田土壤蒸发和作物蒸腾的总称,基于热红外遥感的农田蒸散估算方法研究是
农业遥感领域重要前沿课题之一。经过 30多年的发展,基于热红外遥感的遥感蒸散算法逐渐成熟
并广泛应用于农业、气象以及水文等多个领域。简要回顾基于热红外遥感地表温度与空气温度温
差的经验方法、地表能量平衡的单层和双层模型、基于热红外遥感数据源的彭曼公式以及遥感参数
化的 PriestleyTaylor模型等多种遥感蒸散模型的基本原理、核心算法以及存在问题等研究。针对
这些方法的优缺点,指出了基于热红外遥感的农田蒸散估算方法在农业遥感中尚需解决的关键问
题,并提出可能的解决途径。
关键词:热红外遥感;农田蒸散;估算方法
中图分类号: 文献标志码:A 文章编号:10018166(2012)12130811
合地面观测的水文、气象以及田间观测数据,为遥感
1 引言
在农田蒸散估算中的多层次定量分析与应用开辟了
农田蒸散(Evapotranspiration,ET)是指农田土良好前景。
壤蒸发和作物蒸腾的总称,是水圈、大气圈和生物圈
2 研究现状
水分、能量交换的主要过程,也是地表干旱信息的重
要表征参量。蒸散是陆地表层能量循环、水循环和随着热红外遥感技术的迅速发展,已经能够准
碳循环中最难估算的分量。长期以来,农田蒸散估确、快速地提供各种地面遥感数据。过去 30年里,
算方法的探索一直是气象、水文和农业等学科的研许多学者利用遥感表面温度(辐射表面温度)和地
究焦点[1]。面观测数据,开展基于热红外遥感的田间和区域尺
传统的蒸渗仪、大孔径闪烁仪、波文比和涡度相度的蒸散量估算研究,取得了理想的效果[2~4]。热
关观测系统仅限于点尺度上的观测,而且价格昂贵, 红外遥感在农田蒸散估算中的研究取得了较大进
很难实现大面积农田蒸散计算与精准农业监测。遥展,目前热红外遥感农田蒸散估算方法主要包括 7
感技术实现了区域大面积的农田蒸散估算,特别是种:①基于热红外遥感地表温度与空气温度温差的
热红外遥感技术的成熟与发展,提供了丰富的表征经验方法;②基于地表能量平衡的单层和双层模型;
农田蒸散变化的特征参量,这些遥感信息进一步结③基于热红外遥感数据源的彭曼公式;④基于遥感
收稿日期:20120528;修回日期:20120807.
基金项目:遥感科学国家重点实验室自由探索项目“多时空尺度农田蒸散遥感估算方法研究”(编号:ZY1211);国家自然科学基金项
目“集成热红外和微波遥感的农田蒸散估算方法研究”(编号 41201331);民用航天“十二五”预先研究项目“固体地表要素
获取遥感载荷数据处理关键技术研究”资助.
作者简介:姚云军(1980),男,山东蒙阴人,副研究员,mail:boyyunjun@
第 12期姚云军等:基于热红外遥感的农田蒸散估算方法研究综述 1309
植被指数和地表温度的综合方法;⑤遥感参数化的下垫面条件下,将“表面阻抗”和空气动力学阻抗直
PriestleyTaylor模型;⑥基于热红外遥感的互补相关接与气象数据、遥表面温度及潜热通量联系起来
模型;⑦热红外遥感数据与陆面模型同化方法。(图 1)。其具体表达式为:
基于热红外遥感地表温度与空气温度温差的ρC·(e-e)
LE= p s a (2)
经验方法γ·(ra +rs)
早期热红外遥感估算农田蒸散主要利用每天的式中:LE为表面的潜热通量,ρ为空气密度,Cp
地表净辐射、瞬时观测的地表温