资源描述：
《植被热红外辐射特性理论建模_张建奇》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、1994年6月西安电子科技大学学报Jun.1994第21卷第2期JOURNALOFXIDI八NUNI:ERSITYV。!.21No.植被热红外辐射特性理论建模‘张建奇白长城张海兴(西安电子科技大学技术物理系西安71c071摘要文中建立了植被热红外辐射特性的理论模望,特别强调了低矮植被的情形.以植被的稳态能量干衡方程为基不出,对其潜热和显热交换项给予了较为详细的考虑.给出了植被温度及辐亮度的周,.结果表明,口模拟计算结呆并进行了实验脸证所建理论模型可以正确地模拟植被温度及辐亮度随不同气象条件的变化.:;;关键词植被红外辐射热
2、模型:中图分类号TN211;TNZOI,,近十几年来利用遥感技术探求地球资源的各种特征已取得了很笋的进展其中大部分涉0.4一2.5、:m.近来,利用热红外波段(8一14om)来获取有及到的是可见光和近红外波段关自然或人造目标的许多有价值信息、的技术,越来越受到人们的重视.随着吝种热传感器系,.,统的出现把地面场景中有关参量和遥感所观测到的数据联系起来变得越来越重要了在设计和利用传感器时,能够估算作为传感器参数的目标及背景红外辐射特性是十分必要的.从军事角度而言,自古以来,植被一直是在军事伪装上所利用的重要手段.随着科学技术的
3、发展,特别是随着红外技术的发展,使军事.当目标伪装也相应地从可见光向红外方向延伸各种热红外成像系统出现时,人们对植被的热红外辐射特性的兴趣越来越大.因此,作为实测研究手段的前提和补充,理论建模研究的重要性也更加显著.在理论建模方面,大部分研’‘,,〔一1而且这些研究给出的结果仅仅是温度究集中于较高的植被针对低矮植被的研究较少量[s],而没有给出人们十分关心的热红外辐射量.文中针对低矮型植被,建立了描述其热红外辐射特性的理论模型.1植被平衡方程,:,在给出植被平衡方程前说明以下几点(1)植被看作为地表上均匀分布且无限大的单层介
4、质;(2)根据实验结果困,大多数的植被叶子厚度对热红外辐射的啊应时间常数约为.,,10一305由于此项研究所考虑的时间间隔比3005长得多所以本模型中假定每个时间周期里都出现稳态;(3)由于在一定周期内.植物能量的物理存储以及生物化学存储都很小,可以忽略不计.植被的能量平衡方程可表示为,一一..:1收稿日期930503电子部军事电子预研荃金资助项目158西安电子科技大学学报第21卷R+H+EL十q一0(l),R;H;El.;q式中为单位面积净辐射为显热交换为潜热交换为通过地表面向下的热流密.:度其中各项分析如下,,(1)单位
5、面积净辐射R的计算可根据suITs的植被双向反射模型[v]先计算出平均,,吸收比再参考高度处的太阳短波辐射和天空长波辐射得到植被所吸收的能量然后减去植被层所辐射的辐射能,从而得到单位面积净辐射能.(2)热流密度q的表示式为.q-一人刃不二(2)(几‘,,.式中T为土壤热力学温度久为土壤热导率:为深度土壤的温度变化满足方程,,_刃a「l刃、〕Ces二,二,l刀二:-】l(3)一优虎L虎/J式中c为热容.土壤的热导率又和热容c取决于它的矿物组成,有机质含量以及水和空气的体积分数·对于植被下方的土壤,其水份含量在.,一昼夜内可以
6、看作不变所以对某一类典型的土壤这两个参数均可看做常数.(3)显热交换H和潜热交换刃儿的描述植被和大气之间的显热交换,包含有分子的传导和湍流热交换的影响.它有可能向上,也有可能向下,这取决于植被层和大气的温度.在干燥多风的区域,它是地表和大气之间热交换的主要方式.当表面潮湿时,由蒸发潜热向大气中输入的能量是平衡方程中最大的向上能量,它几乎平衡掉太阳的入射能量.根据空气动力学阻抗模式和植物生理测定技术,H和EL可分别表示为7’。‘一T了.、了、产/.H一,‘任叹d月川。R_述生l)a一川。。r儿+R,;,,。。式中p为空气密度C
7、为空气比定压热容;为干湿表常数;T为空气温度;T为植被层温;;。度Pa为空气的实际水蒸气压茄为平均植被层温度下的空气饱和水蒸气压;R为空气动力学阻力;六。为植被层气孔阻力.这几个参数中,R。和儿。的计算较为复杂,这里作些说明.R。是风速、植被层上方大气的稳定性参数及植被高度的函数。〕.[s.在中性层结情形下.。,z己了一一Inl}名o/Z材。(6)k—,.·;。式中k是卡门常数(k一041):为参考高度;d为零平面位移;z。为下垫面粗糙度参数.,.对于不稳定层结(儿(0R为理查逊数)。,、。。d名d一Jleseses_一
8、1「l一I’lJ{Inl尸‘O一JL名0一止Z,z。(7)k—pl一·‘·2‘+一2一万式中(宁)(镌兰)一+22:第期张建奇等植被热红外辐射特性理论建模159。2·一2;皿(丫)。’5,一‘6一(宁)/,里寺黔,...。,式中u为摩擦速度;g为重力加速度由于R含有H此时需采用迭代方法计
