基于土壤-植被-大气连续体（SPAC）水分运动过程的干旱遥感监测模拟系统

任务来源：

技术领域：水利信息化

技术来源：相关技术源于国家自然科学青年基金“基于作物根区土壤水动态模拟的农业干旱遥感解析研究”（51609259）、中国水利水电科学研究院重点专项“基于土壤-植被-大气过程的灌溉用水效率遥感监测评价技术研究”，并拥有独立知识产权的软件著作权“遥感驱动的土壤、植被、大气连续体水分运动过程模拟系统（简称RS-SPAC）”（2015SR009825）。

技术原理

大范围干旱监测的核心问题在于对水循环过程和作物生长的科学监测与模拟，土壤-植被-大气连续体（SPAC）系统理论为干旱监测提供了重要理论依据。SPAC水分运动过程主要包括植被截留对降水的再分配、土壤水运动、土壤蒸发和植被蒸腾等。 集成遥感数据处理、蒸散发模型、土壤水运动动力学模型等关键技术，研发了干旱遥感监测模拟系统。

技术特色

基于SPAC系统理论，通过生态水文模型与遥感等空间数据耦合，实现了植被截留、蒸散发和土壤水运动垂向水文过程的联动与空间化模拟，为大范围干旱监测与过程模拟提供理论与技术支持。

技术指标

（1）输入输出数据。气象参数：降水量、日均气温、日均水汽压、日照时数，采用反距离加权插值获取方法。下垫面参数：地面高程，SRTM-DEM数据获取方法；土壤覆被类型，遥感解译；叶面积指数、地表反照率，采用卫星影像；植被盖度、根系深度、微波土壤湿度，采用遥感反演；土壤类型，采用全球土壤数据库；田间持水量、饱和含水量、萎蔫含水量，采用SPAW模型。其它参数：土壤水分特征曲线、非饱和导水率参数，采用概化参数；日出日落时间，经验公式获取。
（2）数据空间分辨率。输出结果的空间分辨率主要取决于各参数反演使用的卫星影像数据源。MODIS数据可获得1km的多种遥感参数，在科学研究中得到大量使用，该系统支持MODIS数据的使用，输出结果空间分辨率为1km；在数据融合与插值情况下，可支持30m空间分辨率的数据产出。
（3）数据生产时效性。如使用MODIS数据，可实现日尺度的数据生产。
（4）模型运算效率。该系统主要数据处理对象为遥感空间数据，采用图像处理语言IDL编程实现功能与界面化，同时采用了并行计算技术对计算机硬件充分利用，实现了模型运算效率的显著提高，保障了大数据下的模型计算速度。

应用范围及前景

基于土壤-植被-大气连续体（SPAC）水分运动过程的干旱遥感监测模拟系统，充分利用卫星遥感技术对生态水文过程物质能量要素的大范围获取能力，通过生态水文过程模型与联动，可以获得大范围、日尺度的蒸散发与土壤墒情信息，掌握作物需耗水情况。因此该干旱监测模拟系统适用于对省、市及流域尺度较大范围旱情的动态监测，评估作物受旱情况，也可应用于对区域水文过程模拟，为水资源配置提供技术支持。

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