基于理论VFC/LST特征空间的区域蒸散发遥感反演研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41501415
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0113.遥感科学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Evapotranspiration (ET) is the most important process which relates to energy exchange and mass transfer between hydrosphere, atmosphere, and biosphere. Estimating land surface evaporation using remotely sensed surface temperature is a hot and difficult research point. Spatial contextual model based vegetation fractional cover - land surface temperature space (VFC/LST) is one of the important ET modeling approaches. However, two critical issues are related with the application of the VFC/LST based ET modeling approaches: (1) the application of this type of models are restricted to a spatially homogeneous surface; (2) the determination of the VFC/LST boundary involves great ambiguity and cause large uncertainties to ET estimation. The objective of the project is to investigate the variations of the land surface temperature, and to study the relationship between land surface temperature and land surface biophysical parameters based on filed experiment and land surface model simulation. A method to simulate four extreme points of VFC/LST will established and a theoretical VFC/LST space will be determined for each pixel. Based on the theoretical VFC/LST space, the temperature decomposition method will be improved and a two source evapotranspiration model will be proposed. At last, using remotely sensed data and regional meteorological data, the regional soil evaporation and vegetation transpiration will be estimated using the newly developed two source ET model. The results will greatly promote the application of the VFC/LST based ET modeling approaches to heterogeneous surfaces and would definitely benefit to water resource management and ecological environment development.
蒸散是连接水圈、大气圈和生物圈能量和水分交换的重要物理过程。基于遥感地表温度的区域蒸散反演是研究的热点和难点。基于植被覆盖度(VFC)和地表温度(LST)特征空间的蒸散模型方法是一类重要模型方法。此类模型的应用面临几个关键问题:一是模型仅适用平坦均一的下垫面;二是特征空间理论边界的确定存在较大的模糊性,模型应用具有极大的不确定性。对此,本项目提出开展野外试验和陆面过程模拟分析,研究不同覆盖度、水分供给条件下,地表温度变化规律及其与下垫面生物物理参数的关系,开展VFC/LST特征空间的深入研究。建立特征空间理论极限点的模拟方法,构建单个像元的理论VFC/LST特征空间;基于理论特征空间改进混合温度分解方法,实现双源遥感蒸散模型的构建。最后,结合卫星遥感数据实现区域土壤蒸发和植被蒸腾的反演研究。研究结果可扩展VFC/LST特征空间模型的应用范围,为区域水资源规划管理、生态环环境建设提供支撑。

结项摘要

蒸散发,包括土壤蒸发和植被蒸腾,是大气圈、水圈和生物圈水分和能量交换的重要过程,地表蒸散、土壤蒸发和植被蒸腾的估算和模拟是陆气相互作用、旱情监测、水土资源管理和区域水文模拟等方面研究的关键。基于植被覆盖度(VFC)和地表温度(LST)特征空间的蒸散模型方法是地表蒸散估算的重要模型方法。此类模型的应用面临几个关键问题:一是模型仅适用平坦均一的下垫面;二是特征空间理论边界的确定存在较大的模糊性,模型应用具有极大的不确定性。本项目开展基于植被覆盖度(VFC)和地表温度(LST)特征空间的蒸散模型方法改进研究,首先针对VFC/LST特征空间确定方法的经验性,开展VFC/LST特征空间的理论极限点的模拟方法研究,构建基于单个像元的理论VFC/LST特征空间;基于理论特征空间开展单/双源遥感蒸散模型的构建及应用。项目研究成果主要包括如下几方面:(1)提出一种基于单个像元的理论VFC/LST特征空间确定方法,杜绝了传统特征空间确定方法的二义性。(2)基于单个像元的理论VFC/LST特征空间,构建了一种不依赖于空气动力学阻抗参数化的单层遥感蒸散模型方法,在蒸散模型对比估算评估研究表明此单层模型效果和SEBS模型相近;(3)基于理论VFC/LST特征空间及等土壤湿度线的假设,提出一种基于单个像元的混合温度分解方法,构建了一种双源遥感蒸散模型方法。 (4) 开展了三个双源遥感蒸散模型的对比研究,结果表明在探测植被水分胁迫信息方面, 基于理论VFC/LST特征空间的混合温度分解方法效果优于TSEB的迭代计算方法。综合以上研究成果,本研究为改进VFC/LST特征空间的遥感蒸散模型方法的不确定性及区域蒸散估算应用奠定了工作基础,研究结果可扩展VFC/LST特征空间模型的应用范围,为区域水资源规划管理、生态环境建设提供支撑。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
基于热红外的四种土壤含水量估算方法对比
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    红外与毫米波学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨永民;邱建秀;苏红波;田静;张仁华
  • 通讯作者:
    张仁华
A method to correct eddy covariance flux underestimates under an advective environment for arid or semi-arid regions
干旱半干旱地区平流环境下涡协方差通量低估的修正方法
  • DOI:
    10.1016/j.pce.2016.08.009
  • 发表时间:
    2016-12
  • 期刊:
    Physics and Chemistry of the Earth
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Hongbo Su;Yongmin Yang;Lina Xu;JoséL. Chávez;Steven R. Evett;Terry A. Howell;Jing Tian;Shaohui Chen;Jinyan Zhan
  • 通讯作者:
    Jinyan Zhan
Intercomparison of Three Two-Source Energy Balance Models for Partitioning Evaporation and Transpiration in Semiarid Climates
半干旱气候分区蒸发蒸腾的三种二源能量平衡模型的比较
  • DOI:
    10.3390/rs10071149
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    Remote Sensing
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Yang;Yongmin;Qiu;Jianxiu;Zhang;Renhua;Huang;Shifeng;Chen;Sheng;Wang;Hui;Luo;Jiashun;Fan;Yue
  • 通讯作者:
    Yue
The Potential Utility of Satellite Soil Moisture Retrievals for Detecting Irrigation Patterns in China
卫星土壤湿度反演在检测中国灌溉模式方面的潜在用途
  • DOI:
    10.3390/w10111505
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Water
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Zhang;Xiaohu;Qiu;Jianxiu;Leng;Guoyong;Yang;Yongmin;Gao;Quanzhou;Fan;Yue;Luo;Jiashun
  • 通讯作者:
    Jiashun
Preliminary Evaluation of the SMAP Radiometer Soil Moisture Product over China Using In Situ Data
利用现场数据对SMAP辐射计中国土壤湿度产品进行初步评价
  • DOI:
    10.3390/rs9030292
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Sun Yayong;Huang Shifeng;Ma Jianwei;Li Jiren;Li Xiaotao;Wang Hui;Chen Sheng;Zang Wenbin
  • 通讯作者:
    Zang Wenbin

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其他文献

高寒冻土地区草甸草地生态系统的能量-水分平衡分析
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  • 作者:
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    潘小多
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    杨永民;杨晓娟;汪昭兵;杨永春
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    10.13930/j.cnki.cjea.150094
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    于强
基于热红外的四种土壤含水量估算方法对比研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    红外与毫米波学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨永民;邱建秀;苏红波;田静;张仁华
  • 通讯作者:
    张仁华
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    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中华儿科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘俐;贺莉;郑崇勋;杨永民;田恬;张晓燕.
  • 通讯作者:
    张晓燕.

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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