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黄土高原塬区非均匀地表特征参数和能量通量的估算是一个十分重要又复杂的问题，目前国内外对非均匀区域面上时空尺度的研究还不多。本论文全面总结了利用卫星遥感资料估算黄土高原塬区非均匀地表特征参数和能量通量研究的意义、目的、方法和现状以及面临的主要问题。通过利用2005年黄土高原塬区夏季陆面过程野外观测试验(the LOess Plateau land surface process fieldEXperiment2005，LOPEX05)期间收集的中分辨率影像光谱仪(MediumResolution Imaging Spectrometer， MERIS)和高级沿轨迹扫描辐射计(AdvancedAlong-Track Scanning Radiometer9 AATSR)卫星遥感资料，结合同期研究区域地面野外试验实测资料，得出利用卫星遥感资料求取黄土高原塬区非均匀地表特征参数如归一化差值植被指数NDVI，归一化差值水分指数NDWI，植被覆盖度Pv、植被含水量VWC、地表反射率α和表温度Ts的参数化方案：并结合地面气象站的太阳辐射、气温、日照时数和风速等观测资料，在充分考虑到植被冠层和陆地表面对地-气能量传输的不同影响后，发展了一个适合求取黄土高原塬区非均匀地表能量通量(净辐射通量Rn，土壤热通量G，感热通量H，潜热通量LE)简单快速可行的参数化方案，并分别对产生误差的原因等进行了分析和探讨。
本文着重介绍了利用卫星遥感资料估算黄土高原塬区非均匀地表植被含水量和蒸散发量的参数化方案。结合同期研究区域地面观测的植被含水量和通量观测资料进行验证，指出卫星遥感在估算非均匀地表特征参数和能量通量时有观测范围大、时间分辨率高等优势，利用卫星遥感资料来获取地表特征参数和能量通量的信息是可行的。本文还介绍了ENVISAT卫星上搭载的遥感器中分辨率影像光谱仪(Medium Resolution Imaging Spectrometer， MERIS)和高级跟踪扫描辐射计(Advanced A long_Track Scanning Radiometer， AATSR)在处理地表反照率和植被覆盖度及地表温度上的优势。本文研究结果说明，ENVISAT的AATSR和MERIS观测可以满足遥感器地面分辨率、覆盖范围和重复观测周期的要求，可用于陆地遥感参数的测量。论文得到如下一些主要结论：
1.分别利用MERIS的观测资料计算NDVI，利用AATSR观测资料计算NDWI，通过比较和分析后得出：随着作物的生长或生物量的增加，NDVI变化趋于饱和，而NDWI仍然继续增加。进一步通过同步地面野外观测VWC与卫星遥感观测资料的对比，建立了NDVI、NDW1和实际野外测量VWC的关系，并且得到由两种植被指数反演VWc的方法。选取2005年第174天到205天期间内12天的地面观测值与遥感反演的数值进行比较，最后通过分析后总结出，用遥感手段反演得到的植被含水量的数值都呈增加趋势，用NDVI方法反演的数值与用NDWI方法反演的数值较实测值的绝对误差分别为1.03064 kg.m-2和0.94045 kg.m-2，标准偏差分别为0.812kg.m-2和0.795 kg.m-2，说明用NDWI方法反演的数值更加平滑变化更加均匀，并且与实测值更加接近，说明利用NDWI估算黄土高原塬区陆表植被含水量的方法是可行的。
2.通过对LOPEX05试验期间收集的MERIS2005年6月7日、11日和27日的遥感观测资料在进行大气纠正等预处理后，得到估算瞬时蒸散发量所需要的地表反照率和植被覆盖度等值，并利用分裂窗法和AATSR的观测资料进行了地表温度的反演，进一步估算出黄土高原塬区午间瞬时净辐射、感热通量和土壤热通量。基于陆面能量平衡原理，结合与卫星遥感观测资料同期研究区域气象站的太阳辐射、气温、日照时数和风速等资料，充分考虑到植被冠层和陆地表面对蒸散发量的不同影响，发展了一个可以估算陆面潜热的简化快速模型，并将瞬时蒸散发量转化为日蒸散发量。利用黄土高原塬区陆面过程野外观测试验的地面通量观测资料对卫星遥感估算的潜热通量进行验证。结果表明：二者最大相对差异为10.9％，最小相对差异为4.8％。