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日照时数3S集成模型研究

作　者: 曹芸
导　师: 邱新法；曾燕
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 自然地理学
关键词: MODIS 云量日照百分率日照时数
分类号: P422.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 79次
引　用: 4次
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内容摘要

本文在以往研究的基础上,综合考虑地面因素和天空因素对日照时数空间分布的影响,建立了日照时数3S集成模型。利用我国1km×1kmDEM数据,2001-2003年MODIS 云量产品以及2001-2003年气象站云量、日照百分率和日照时数的观测资料,实现了我国日照时数的空间化模拟,并绘制出2001-2003年1km×1km分辨率日照时数年平均和月平均日总量空间分布图。本文主要完成了以下几方面的工作：(1)以气象站总云量观测资料为基准,提出差值订正、比值订正、差值混合订正、比值混合订正和归一化混合订正5种MODIS云量产品订正方法,完成了对2001-2003年MODIS云量数字产品(MOD06)的订正。并以此为基础,相应建立了5种低云量计算模型,计算获得2001-2003年5km×5km低云量栅格影像数据。通过性能评估,5种MODIS云量订正方法均行之有效,其中,比值订正为最优订正方法。订正后的MODIS云量与气象站总云量在空间分布特征和数值上都非常吻合,经加密站验证,总云量各月绝对误差平均值均小于5%。同样地,经验证低云量比值计算模型在空间维和时间维也具有良好的稳定性和可靠性。(2)根据云量与日照百分率良好的线性关系,引入卫星遥感资料,综合考虑总云量和低云量对日照百分率的影响,建立了日照百分率遥感估算模型,实现了2001-2003年5km×5km我国日照百分率的空间化模拟。日照百分率模拟年平均绝对误差在5%左右,年平均相对误差约为10%。从空间分布图上看,模型的模拟结果与气象站日照百分率的总体趋势非常一致。从局部图上看,较之地面观测,日照百分率的模拟结果表现得更为细致、清晰,体现了卫星观测的优势。(3)以DEM数据反映地面因素,以MODIS云量反映天空因素,建立了日照时数3S集成模型,完成了2001-2003年1km×1km分辨率下我国日照时数的空间制图。模型的模拟月平均绝对误差为0.15-0.16小时,月平均相对误差为2.34%-4.64%,经加密站验证,日照时数3S集成模型具有良好的时间维和空间维模拟能力,模拟结果很好地反映了宏观分布趋势和局地分布特征。本文的创新工作：(1)基于地面观测资料MODIS云量产品订正方法充分发挥了卫星观测的优势,弥补了地面气象站在大范围、时空连续观测上的不足,为利用地面观测资料订正相关卫星数字产品提供了借鉴方法,对高原、荒漠、山地等地面测站稀缺地区的相关研究具有重要意义。(2)建立的日照时数3S集成模型,借助GIS/RS技术,将基础地理数据、卫星遥感资料和气象站观测资料有机集成,以DEM数据解决地面的不均匀性,以卫星遥感资料解决天空的不均匀性,实现日照时数的空间化,为其他气象要素的空间化研究提供参考,具一定的推广价值。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-11
第一章绪论  11-18
  1.1 研究目的与意义  11-12
  1.2 国内外研究进展  12-13
  1.3 研究区域概况  13-14
  1.4 数据来源以及数据处理  14-16
  1.5 研究内容  16
  1.6 创新点和技术路线  16-18
第二章基于地面观测资料MODIS 云量产品订正  18-33
  2.1 MODIS云量与气象站总云量对比分析  19-23
  2.2 基于地面观测资料MODIS云量订正方法  23-25
  2.3 订正方法性能评估  25-28
  2.4 误差验证  28-29
  2.5 2001-2003年我国总云量空间分布特征  29-32
  2.6 本章小结  32-33
第三章日照百分率遥感估算模型  33-49
  3.1 MODIS云量与气象站日照百分率对比分析  33-36
  3.2 低云量计算模型  36-41
    3.2.1 模型建立  36-37
    3.2.2 模型性能评估  37-41
  3.3 日照百分率遥感估算模型  41-45
    3.3.1 模型建立  41-42
    3.3.2 模型性能评估  42-45
  3.4 2001-2003年我国日照百分率空间分布特征  45-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章日照时数3S集成模型  49-63
  4.1 起伏地形下可照时数分布式模型  49-52
    4.1.1 水平面天文可照时数  49-50
    4.1.2 起伏地形下可照时数分布式模型  50-51
    4.1.3 我国起伏地形下可照时数空间分布  51-52
  4.2 日照时数3S集成模型  52-56
    4.2.1 模型建立  52-53
    4.2.2 误差验证  53-56
  4.3 2001-2003 年我国日照时数的空间分布  56-58
  4.4 2001-2003 年日照时数的时间变化  58-61
  4.5 本章小结  61-63
第五章结论与展望  63-66
参考文献  66-73
致谢  73

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