“不同地形校正模型计算地形复杂山区地表反射率的对比”更正

<正>原文发表于2014年第32卷第3期,近期审阅时发现原文中"相关系数r"实为线性回归拟合方程模型决定系数R。在利用SPSS进行一元线性回归时,二者绝对值相等,但模型决定系数R始终为正值,而相关系数r正负与线性方程斜率m值一致。由于文中比较的始终是相关性大小,即相关系数r的绝对值大小,因此对结果分析和结论的得出没有影响。另外第259页公式下方参数说明有处笔误。为了避免误导读者,特此更正。     

复杂地形地表风场诊断模式的改进及在湖北省的应用

本文结合湖北省梅雨期环流和地形的实际情况,对Mass-Dempsey一层中尺度模式作了改进,通过若干实例的数值试验和对比分析,说明改进后的模式对该地地表流场有较强的诊断能力,也可以为当地降水预报提供参考依据。     

用TM影像和DEM获取黑河流域地表反射率和反照率

传统的大气校正方法原理比较复杂,而且有些参数特别是实时的大气剖面资料难以获取。本文利用DEM对TM 影像进行地形校正后,用简便而又实用的方法对TM影像进行了大气校正,较精确地反演出黑河流域河西走廊中段对应于Landsat TM 1~5 和7波段的地表反射率。在此基础上,通过不同波段地表反射率的组合,获得了地表反照率。通过与实地观测数据对比分析,表明对于植被覆盖区用TM 2,4,7波段组合结果较好,而在非植被覆盖区用TM 1~5,7这6 个波段组合结果更佳。     

遥感影像地形校正研究进展及其比较实验

地形校正作为复杂地形区遥感影像预处理的重要步骤,对提高地表参数遥感定量化精度具有重要意义。为此,在简述地形校正含义与目标的基础上,回顾并总结了国内外各种地形校正方法并将其划分为基于波段比、DEM和超球面3类方法,以期为地形校正及相关研究提供参考。在DEM的支持下,采用11种地形校正方法对ETM+影像进行了校正比较实验,研究表明:(1)VECA、b、C、Teillet-回归、SCS+C、Minnaert和Minnaert-SCS校正7种地形校正效果较好,可用于遥感影像的地形校正;而Cosine-T、Cosine-C、SCS和Cosine-b校正存在过度校正现象,不宜选择。(2)VECA与b校正模型校正效果最好,且VECA校正比b校正可操作性更强。在此基础上,从地形效应的理论诠释与数学表达、DEM数据、地形校正应用研究3个方面探讨了目前该领域存在的一些问题和难点,并对今后可能的工作重点和研究方向提出了建议。     

基于DEM的山区遥感图像地形校正方法

基于地表反射为各向异性的假定,可以将遥感图像的地形校正分为光照和反射率校正两部分。基于6S大气校正模型和数字高程模型(DEM)对山区遥感图像进行光照和反射率校正,通过消除遥感图像中大气和地形的影响,反演得到地表反射率。通过对江西兴国县TM图像的实验,实现了对山区遥感图像的地形校正。对模型中的大气参数进行了敏感性分析,发现大气参数的误差对地表反射率的反演精度影响较小。     

基于矩匹配算法的山区影像地形辐射校正方法研究

针对山区遥感影像地形辐射校正问题,应用现有模型(如C校正)进行地形辐射校正很难达到理想效果。引入矩匹配算法,利用DEM数据计算坡度、坡向等地形信息,以特定坡度和坡向数据为参考依据,对影像进行地形辐射校正。通过北京房山区SPOT5影像进行试验,表明该方法能在很大程度上消除地形阴影,更好地反映阴影区域的细节信息,同时光谱特性保真程度较好,原模糊的影像区域通过处理基本上达到有效识别地物的要求。     

大面积地表反射率的气候计算模式

该文采用Ｍｏｒｔｏｎ法．首次利用气候资料计算我国９０个站的月、年平均反射率值。取得了满意成果。这种方法避免了无实测反射率资料地区由查图带来的误差。具有普遍的实用性。     

青藏高原西部地表反射率的合成分析

利用中(国)日(本)青藏高原陆面过程合作试验(GAME/Tibet)设立于青藏高原西部狮泉河和改则两地自动气象站(AW S)1997~1998年观测的大气、辐射和土壤等资料,计算了两地的逐时地表反射率,并进行了日平均、月平均和日合成分析,据此讨论了青藏高原西部地表反射率的若干变化特征,并在计算了对反射率影响最大的因子——太阳高度角的基础上,着重讨论了青藏高原西部地表反射率的日变化特征。结果表明:夏半年,由于降水使土壤湿度增大,植被生长、地表反射率值较低;冬半年,受土壤湿度减小、雪盖覆盖影响,地表反射率值较高,12月平均值可达0.5以上。而地表反射率的日变化特征表现为,清晨、黄昏地表反射率高,中午地表反射率低,大致呈U形曲线,与太阳高度角的变化相反。该工作有助于深入了解高原地区地表反射率的平均状况及其变化特征。     

大面积地表反射率的气候计算模式

该文采用Ｍｏｒｔｏｎ法，首次利用气候资料计算我国９０个站的月、年平均反射率值。取得了满意成果。这种方法避免了无实测反射率资料地区由查图带来的误差，具有普遍的实用性。     

用NOAA卫星气象资料计算复杂地形下的流域蒸散

本文提出一种采用NOAA卫星AVHRR和地形高度等资料,估算流域蒸散的方法。NOAA AVHRR资料用于地表覆盖分类,据此可得出各类下垫面由可能蒸发转换成实际蒸散的折算因子。该资料还可用于计算地面反射率和气温,本文利用与卫星象元相匹配的1.2'经纬度网格上的海拔高度资料将流域内少数气象站观测的气象要素作为高度的函数插到此网格上,然后用改进的彭曼模式计算了甘肃省河西内陆河10个流域中各类下垫面的蒸散和蒸发。然后与少数雪面和高山草甸区实测的资料以及用水份平衡方法估算的相应流域的蒸散比较,验证了用此方法估算逐月流域蒸散量的可靠性。     

基于半经验模型的遥感影像地形校正效应及适用性分析

地形校正是遥感影像数据处理的关键步骤,但校正模型在不同地形条件和不同尺度下的校正效果仍缺乏充分、全面验证和比较,限制了地形校正模型的广泛应用。为了探究不同地形条件下地形校正模型的效果和适用性,本研究选取Landsat 8 OLI 30 m影像数据作为数据源,并结合SRTM＿V3 30 m DEM数据,采用C、SCS+C(Sun-Canopy-Sensor+C)、Minnaert三种半经验地形校正模型在高原、山地、盆地、峰丛四种典型地形进行校正实验;运用目视分析、相关性分析和统计分析法,对上述方法在不同地形样区的校正效果进行了深入分析和对比。结果表明：(1)在高原样区,C模型的校正效果最好,能够显著减小影像反射率与太阳入射角余弦值之间的线性回归斜率和决定系数(R²),并且各波段的四分位距减少量也最多,尤其在近红外波段,减少了26%。(2)在山地样区中,SCS+C模型考虑了植被生长的向地性,校正后R²最小,为0.003,且各波段IQRR(Interquartile Range Reduction)也最大,说明其在山地样区适用性更高。(3)在盆地样...     

山区地形开阔度的分布式模型

 地形开阔度是影响山地辐射平衡及其分量的重要地形因子,是山区散射辐射、地形反射辐射等计算的重要参数。在复杂的地形条件下,地形开阔度的计算很难用数学公式描述。 利用数字高程模型（DEM）,全面考虑了坡地自身遮蔽和周围地形相互遮蔽的影响,提出了山区地形开阔度的分布式模型和算法。以1 km×1 km分辨率的DEM数据作为地形的综合反映,计算了起伏地形下中国地形开阔度的空间分布。同时,利用100 m和1 km两个分辨率的DEM数据,从不同DEM分辨率和不同地貌类型两个方面探讨了地形开阔度的空间尺度效应,阐明了区域地形开阔度随地形地貌和空间分辨率的变化规律。所提供的山地开阔度的数据可作为基础地理数据供相关研究应用。     

福建省复杂地形下旬平均气温分布式模拟

为建立高时空分辨率的福建省复杂地形下气温栅格数据集,利用福建省及其周边33个常规气象站观测资料,基于数字高程模型（DEM）数据,综合考虑海拔、太阳总辐射、地表长波有效辐射对旬平均气温的影响,模拟了福建省复杂地形下旬均温的空间分布。结果表明：1）常规站验证结果显示：各旬气温绝对误差平均值（MAE）最小为0.46℃,最大为2.3℃,全年平均为0.87℃;加密站验证结果显示,MAE最大为2.3℃,最小0.5℃,全年平均为0.96℃。2）模拟结果能反映旬均温的宏观分布规律与局地细节特征。宏观范围内,旬均温受纬度影响较大,由北至南气温逐渐升高,沿海地区旬均温整体高于内陆,山区旬均温明显较低;局地范围内,各坡向上气温差异显著,海拔越高、坡度越大,差异越明显;地形因子对旬平均温的影响具有季节差异,具体表现为冬季时地形因子对旬均温的影响最大,秋季次之,春夏季节中地形因子对旬均温的影响最弱。     

流域地形景观系统的复杂网络描述

人工作用下流域地形景观系统研究是流域地貌水文研究的重要内容。该文采用复杂网络理论研究黄土高原丘陵沟壑区小流域系统,借助数字地形分析方法从DEM数据中提取网络要素,建立流域地形景观复杂网络模型;选取度、平均路径长度、集聚系数等指标,分析得到网络具有小世界特征,网络中度-度关联性呈现负相关性,负地形中沟谷网络呈现无标度特征;地理尺度对流域地形景观网络拓扑结构影响不大,在人工作用下的地形景观网络呈现平均度减小、集聚系数增大;网络中关键节点的变化影响着网络拓扑结构,改变了小流域系统的地貌水文特征。复杂网络理论为研究流域地形景观系统演化提供了一种新方法。     

复杂地形下非各向同性散射辐射问题的研究

本文提出了计算复杂地形下的散射辐射的一个非各向同性模式。计算值与观测值相比，误差较小。模式中的两十参数不受地形的髟响，仅与光钱经过的大气中的散射物质含量有关，具有比较好的稳定性。利用这个模式，不但可以计算不同遮蔽下不同坡度，坡面的散射辐射，而且可根据短期考察进行资料延长，最后根据实测资料找到了两个参数与大气透明度、太阳高度和云量之间的关系，并且发现这个关系不依赖于所用资料的区域，适用面较广。因此，只要根据台站资料，就可以直接把本文的模式用于城市采光、太阳能资源和气候资源的计算中。     

地表热通量对陕南强降水的影响

通过对2002年6月8～9日陕南大暴雨天气过程中地表感热和潜热通量的数值模拟表明:地表感热、潜热通量和温度的区域性分布与高原东部特殊的地形分布有关,地表热通量和温度的等值线与地形等高线大致平行,平原低洼地区和山脉所在地特征明显,从而可以说明地形热力状况在陕西强降水中发挥重要作用;地表潜热作用大于地表感热,去掉地表潜热的作用后,模式对降水的模拟结果与实况偏差较大;地表感热使山脊降水减少,使平原、山谷降水增加,这与夜间的山谷风环流密不可分。     

贵州高原复杂地形下太阳总辐射精细空间分布

海拔、坡度、坡向以及周围地形遮蔽作用,造成山区各部位接受到的太阳辐射能有很大差异. 在前人研究的基础上,对以前的模型进行了一些改进,考虑了坡度、坡向和地形相互遮蔽作用对复杂地形下天文辐射的影响,基于数字高程模型(DEM)数据,研制了以复杂地形下天文辐射为起始数据的复杂地形下太阳总辐射的分布式模型,在模型中还考虑了散射辐射的各向异性及坡地反射辐射对复杂地形下太阳总辐射的影响.应用100 m×100 m分辨率的DEM数据及气象站常规观测气象资料,计算了贵州高原复杂地形下100 m×100 m分辨率的复杂地形下太阳总辐射.结果表明:(1) 局地地形因子如坡度、坡向、地形遮蔽等对太阳总辐射影响显著,地形对复杂地形下太阳总辐射的影响是不容忽视的.(2)在缺乏复杂地形下坡面考察资料的情况下,建立以常规气象站观测资料为主的物理经验统计模型是实现细网格辐射资源计算的可行途径.     

复杂地形下降水的高空间分辨率插值方法研究

复杂地形山区降水格局在多种地形要素的综合影响下呈现出显著异质性特征,弱化了降水站点观测资料的空间代表性,限制了遥感及再分析产品的适用性及传统插值方法的准确性。常用的PRISM降水插值算法通过提取并权重化地形要素,借助加权最小二乘算法对降水站点观测数据进行空间插值,被广泛应用于降水产品制备。本文针对PRISM算法对中小地形地貌刻画能力不足的问题,在解析影响复杂地形降水模式的地形要素的基础上,改进了PRISM的地形要素计算与权重化过程,同时,考虑到实际日降水量的随机性,将改进后的PRISM嵌入到“平均态日降水—比值”插值框架,构建了适用于复杂地形的日降水插值算法MPRISMR。随后,以具有复杂地形特征的元江流域为例,通过交叉验证及与ERA5-Land和TRMM_3B42降水产品的对比分析,发现该算法具有较高的准确性与可靠性。结果表明,在元江流域23个气象站点上,MPRISMR的插值结果与观测值的相关系数、相对偏差的中位数分别为0.72、0.98%,总体上优于ERA5-Land和TRMM_3B42日降水产品。另外,MPRISMR插值结果的精度随时间变化更小,更为稳定。最后,研究基于MPRISMR制备了空间分辨率约3 km的元江流域日尺度降水格网数据。本文可为复杂地形的陆面模式或流域水文水质模型提供高精度降水驱动场数据产品,从而支持流域可持续管理决策。     

贵州高原复杂地形下月平均日最高气温分布式模拟

在前人研究的基础上,对以前的模型进行改进,考虑了坡度、坡向和地形相互遮蔽作用对复杂地形下天文辐射的影响,基于数字高程模型(DEM)数据,建立以天文辐射为起始数据的复杂地形下月平均日最高气温的分布式模型,在模型中考虑了海拔高度、复杂地形下太阳总辐射、日照百分率对月平均日最高气温的影响.以贵州高原为例.应用100m×100m分辨率的DEM数据.1960-2000年贵州省及周边102个气象站常规气象要素观测资料以及NOAA-AVHRR观测资料,10个气象站的太阳辐射量资料,计算了贵州高原各月及年平均日最高气温精细空间分布.结果表明:(1)坡度、坡向、地形遮蔽对月平均日最高气温的影响较大,由于局地地形因子的影响,复杂地形下月平均日最高气温的空间分布具有明显的地域分布特征,局地地形对月平均日最高气温的影响是不容忽视的.(2)季节不同,局地地形因子对复杂地形下月平均日最高气温空间分布的影响不同,冬半年大于夏半年.月平均日最高气温随海拔高度的增加而降低.南坡随坡度的增大而升高:北坡随坡度的增大而降低.在坡向影响上,1-5月、10-12月偏北坡月平均日最高气温偏低,偏南坡月平均日最高气温偏高;7-8月因太阳高度较高,因此出现相反的情况.北坡高于南坡.