申请/专利权人：长江水利委员会水文局

申请日：2023-06-20

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN116737858B

主分类号：G06F16/29

分类号：G06F16/29;G06F16/215;G06V20/13;G06V20/10;G06T17/05

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2023.09.29#实质审查的生效;2023.09.12#公开

摘要：基于卫星遥感数据反演的林间穿透雨计算方法，包括如下步骤：1，提取流域内卫星遥感数据反演植被指数NDVI，并在数据缺省处进行插补；2，基于植被指数NDVI数据计算植被叶面积指数LAI，并估算植被冠层截留能力Sc和植被冠层的累积截留量Icum；3，根据植被冠层的累积截留量Icum和植被冠层渗漏率Sf动态更新植被冠层蓄水量S；4，根据植被指数NDVI估算植被覆盖率flc；5，基于降雨量P、植被冠层的累积截留量Icum、植被冠层渗漏率Sf、植被冠层蓄水量S和植被覆盖率flc计算林间穿透雨IP；其中，步骤4的顺序不固定，在步骤1和步骤5之间即可。该计算方法具有数据来源稳定可靠、计算效率高、结果客观合理等优点，有利于植被冠层降雨截留的动态计算，值得推广。

主权项：1.一种基于卫星遥感数据反演的林间穿透雨计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，提取流域内卫星遥感数据反演植被指数NDVI，并在数据缺省处进行插补；步骤2，基于植被指数NDVI数据计算植被叶面积指数LAI，并估算植被冠层截留能力Sc和植被冠层的累积截留量Icum；步骤3，根据植被冠层的累积截留量Icum和植被冠层渗漏率Sf动态更新植被冠层蓄水量S；步骤4，根据植被指数NDVI估算植被覆盖率flc；步骤5，基于降雨量P、植被冠层的累积截留量Icum、植被冠层渗漏率Sf、植被冠层蓄水量S和植被覆盖率flc计算林间穿透雨IP；其中，步骤4的顺序不固定，在步骤1和步骤5之间即可；步骤1包括如下子步骤：1.1根据数字高程模型数据将流域划分为若干栅格单元，然后将研究流域作为掩膜范围、卫星遥感数据反演植被指数NDVI作为源数据，保留掩膜范围内的植被指数NDVI数据，流域范围以外的数据设置为空值；1.2以数据缺省位置为圆心、距离R为半径作圆，以如下公式计算圆形范围内栅格单元属性值的一阶原点矩NDVIc，将计算结果赋值给数据缺省位置，实现地理数据插补； 式中：j为圆形范围内除圆心处栅格单元外的其他栅格单元的编号，从1到n；n为圆形范围内除圆心处栅格单元外的其他栅格单元的总数；NDVIj为编号为j的栅格单元的植被指数NDVI数据值；步骤2包括如下子步骤：2.1基于植被指数NDVI数据计算植被叶面积指数LAI，计算公式如下： 式中：LAIk为编号为k的栅格单元内的植被叶面积指数，NDVIk为编号为k的栅格单元内的植被指数，k为流域内栅格单元的编号，Kpar为叶面积指数估算参数；2.2估算植被冠层截留能力Sc，计算公式如下：Sc，k＝LAIk×Sl+St式中：Sc,k为编号为k的栅格单元内的植被冠层截留能力，Sl为单位叶面积持水量，St为树干持水量；2.3，结合累积降雨Pcum和植被冠层截留能力Sc计算植被冠层的累积截留量Icum，计算公式如下： 式中：Icum,k为编号为k的栅格单元内的植被冠层累积截留量，Pcum,k为编号为k的栅格单元内的累积降雨量；cvd为植被密度的校正因子；步骤3包括如下子步骤：3.1计算冠层蓄水量为S时的冠层渗漏率Sf，计算公式如下： 式中：Sfk为编号为k的栅格单元内的冠层渗漏率；Sk为编号为k的栅格单元内的冠层蓄水量，其值经植被冠层的水量动态平衡计算得到；Sfmax为最大植被冠层渗漏率，表示冠层蓄水量最大时，水分从植被叶面跌落至地面的比率；3.2动态更新植被冠层蓄水量S，计算公式如下：Si,k＝1-Sfi-1,k×Si-1,k+Icum,i,k-Icum,i-1,k式中：Si,k为第k个栅格单元、第i个时段的冠层蓄水量；i为时间项下标，表示当前时间段；i-1表示前1个时间段；步骤4中根据植被指数NDVI估算植被覆盖率flc的公式为： 式中：flc,k为编号为k的栅格单元内的植被覆盖率；NDVIk为编号为k的栅格单元内的植被指数，k为栅格单元的编号；NDVImax为流域内最大的植被指数的值；NDVImin为流域内最小的植被指数的值；步骤5中，林间穿透雨IP的计算公式为：IPi,k＝flc,k×Pi,k-Icum,i,k+Icum,i-1,k+Sfi-1,k×Si-1,k+1-flc,k×Pi,k式中：IPi,k为第k个栅格单元、第i个时段内林间穿透雨；Pi,k为第k个栅格单元、第i个时段内植被冠层顶部的降雨量；按上述公式在降雨过程中遍历所有的时段，进行逐栅格单元计算，得到林间穿透雨IP。

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