基于Landsat 8数据的干旱监测研究

为确定遥感干旱监测在东北地区的适用性,选取黑龙江省安达市为研究对象,利用最新的Landsat 8遥感影像数据,建立了温度植被干旱指数(temperature vegetation dryness index,TVDI)和改进的垂直干旱指数(modified perpendicular drounght index,MPDI)。并通过实测土壤含水量数据,对两种干旱指数进行验证和比较。结果表明,利用Landsat 8数据,通过两种遥感干旱指数在试验区进行干旱监测有一定的可行性,且TVDI的监测精度要高于MPDI。该研究对推广Landsat 8数据在东北地区旱情监测中的应用,以及提高中国应对突发灾害的决策能力具有重要意义。     

海南岛农业干旱综合监测研究

采用遥感信息与地面气象观测数据相结合的方法进行农业干旱监测研究.选择适合高植被覆盖区旱情监测的标准化植被供水指数及适合热带气候区旱情监测的综合降水距平指数作为参数,通过与同步实测土壤含水量的数据融合构建农业干旱综合指数模型.用检验样点的实测数据对模型进行精度验证与实用性评价,检验结果显示均方根误差RMSE为4.65％,相对均方根误差RMSE,为19.28％,说明该模型具有较高的精度,可以用来监测海南岛的农业干旱.利用模型对海南岛2004年10月至2005年1月旱情进行监测与分析.结果表明海南岛旱情西部重于东部、北部重于南部、四周平原重于中部山区.2004年10月上旬起旱情持续加重,12月上旬达到旱情高峰,12月中旬旱情略有缓解,但直至监测末期2005年1月下旬旱情依然严重.旱情随着海拔、坡度减小而加重的趋势明显;平地旱情比坡地重,旱情随坡向的分异不是很明显.     

基于EOS/MODIS数据的土壤水分遥感监测方法

美国国家航空航天局(NASA)自1991年开始实施对地观测系统(EOS)计划以来,EOS/MODIS传感器的高时间分辨率、高光谱分辨率、适中的空间分辨率等特点使其在干旱监测中具有突出的优势.纵观近年来国内外基于EOS/MODIS资料遥感监测土壤水分的理论、方法的发展和应用特点,可以分为5类:①基于植被指数类的遥感干旱监测方法,如简单植被指数、比值植被指数、归一化植被指数、增强植被指数、归一化水分指数法、距平植被指数等;②基于红外的遥感干旱监测方法,如垂直干旱指数法、修正的垂直干旱指数法等;③基于地表温度(LST)的遥感干旱监测方法,如热惯量法、条件温度指数、归一化差值温度指数、表观热惯量植被干旱指数等;④基于植被指数和温度的遥感干旱监测方法,如条件植被温度指数、植被温度梯形指数、温度植被干旱指数模型等;⑤基于植被与土壤的遥感监测方法,如地表含水量指数作物缺水指数法等.重点介绍了目前生物、物理意义较明显,比较成熟和广泛应用的基于可见光与热红外波段的改进型垂直干旱指数法(MPDI)、作物缺水指数法(CWSI)、地表含水量指数法(SWCI)、热惯量法(ATI)等;对各种遥感监测土壤水分方法的优缺点做出评价;指出利用高分辨率卫星资料(如EOS/MODIS和中国发射的风云三号极轨气象卫星250 m分辨率资料)进行农业干旱监测研究将成为主要的研究方向,"土壤-作物-大气"多圈层立体监测、多学科的融合将是解决提高旱情定量化监测精度、使之实用化和业务化的必由之路:最后,展望了遥感监测土壤水分的发展前景.     

基于决策树分类的水稻干旱灾损评估

干旱对农作物生长有很大影响,农业干旱是人们研究的热点问题之一.以Landsat8 OLI、Sentinel-2A为遥感数据源,结合实地采集样点,选取湖北曾都区、随县作为研究区,采用决策树方法对研究区的水稻作物进行旱情评估.首先预选NDVI、TVDI、GVMI、MPDI等旱情指标和样本数据进行相关性分析以选取最佳指标,分别提取7、8、9月份水稻旱情分布,然后利用各月份水稻旱情分布构建决策分类树,对水稻旱情区进行分类提取,得到水稻干旱受灾面积及空间分布.研究表明:以上4种指数中,GVMI和样本相关性最高,为最优指数;决策树分类法对水稻旱灾遥感监测的总体精度为93.1%,Kappa系数为0.85,根据不同灾害程度对灾害区进一步划分后精度有所下降,分别为86.2%、0.81,研究区内水稻受灾面积达到43 957.49 hm~2,占比56.87%,其中欠收区、绝收区和未种植区分别占比25.41%、26.78%和4.68%,其他为正常生长区.决策树分类法对水稻旱情监测效果显著,可为水稻干旱监测与评估提供理论和实践参考.     

基于植被指数和地表温度的干旱监测方法的对比分析

以陕西省关中平原和渭北旱塬为研究区域,应用1999-2005年每年5月上旬的AVHRR卫星遥感数据,对比分析了基于归一化植被指数(NDVI)和地表温度的几种干旱监测方法:包括条件植被指数(VCI)、条件温度指数(TCI)、距平植被指数(AVI)和条件植被温度指数(VTCI)等,研究了VTCI与其他干旱监测方法的优缺点及其在研究区域的适用性.从研究区域旱情分布来看,VCI的干旱监测结果不符合研究区域干旱的分布规律.从监测结果的影像纹理特征来看,VTCI和AVI可能适合于研究区域的旱情监测.通过进一步对比分析遥感干旱监测结果与累计降水量的监测结果,得出了VTCI更适合于研究区域的干旱监测.     

蔬菜作物水分胁迫遥感光谱指数构建实验研究

蔬菜作物干旱程度是影响其长势及产量的关键因素,实时掌握其各生长阶段的干旱程度在农业估产、旱情监测等方面具有重要的意义。利用遥感监测技术可以快速、方便地获取作物的生长信息,对其各生长阶段的干旱程度进行实时监控和防治。通过同种小白菜在不同供水量条件下的室内实验,用ASD光谱仪实测其整个生长周期的冠层光谱。通过分析小白菜在不同供水量条件下的光谱特征,利用可分性度量方法构建归一化水分指数,实现了对小白菜整个生长阶段水分含量信息的识别;之后在已有卫星遥感器波段设置的基础上,通过可分性度量与因子分析相结合的数学方法构建两个光谱指数:生长指数(GI)和干旱指数(DI),实现了对小白菜的生长阶段及干旱程度的准确识别。室内实验直接观测得到的结果也为星载数据的使用提供了依据。     

基于3S的农业干旱监测方法综述

旱灾是我国影响范围最广的农业自然灾害,本文对3S技术在农业干旱监测方面的应用进行分类综述,重点介绍了用遥感进行监测的热惯量法、作物缺水指数法、归一化植被指数法、距平植被指数法和条件植被温度指数法。并对未来基于3S技术的农业干旱监测提出建议。     

归一化多波段干旱指数在农田干旱监测中的应用

土壤水分含量及植被生长状态是重要的干旱指数.对土壤及植被的正确光谱解译是判断土壤及植被干旱程度的重要依据之一.本研究利用MODIS传感器中通道2(860 nm)波段被植被冠层强烈吸收性、通道6(1 640 nm)和通道7(2 130 nm)对土壤与植被水分含量吸收差异敏感性,构建了归一化多波段干旱指数(NMDI),验证了归一化多波段干旱指数在河南省应用的效果与可能性.研究发现,0～50 cm深度的土壤墒情与NMDI显著相关,在对0～50 cm层次的土壤墒情进行监测时,可以采用NMDI方法.分别对其进行F检验,均通过α=0.01显著性检验.同时,该指数在高植被覆盖区的应用效果有待进一步验证.     

条件植被温度指数在华北平原干旱监测中的应用

以华北平原部分地区为研究区域,应用MODIS多时段卫星遥感数据进行了归一化植被指数和地表温度的计算和反演,应用条件植被温度指数对研究区域2003-2006年每年5月上旬的干旱进行了监测.以监测结果为基础,在时间和空间分布上分析了研究区域的旱情.应用降水量数据和土壤表层含水量数据对干旱监测结果进行了验证,结果表明VTCI与最近1个月的降水量具有显著的线性相关性,VTCI与土壤表层含水量有较好的线性相关性,验证了VTCI是一种近实时的干旱监测方法.     

黑河上中游流域地表植被对干旱的响应

在干旱半干旱区,水量是植被生长发育的重要因素.本文基于黑河上中游流域2000—2010年MODIS遥感叶面积指数(LAI)产品、中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集等多源数据,计算研究区域各栅格逐月的累积相对湿润指数,通过皮尔逊回归分析,建立LAI与累积相对湿润度指数的相关关系,以此定量评价黑河上中游流域不同土地覆被类型(农田、森林、草地、聚落、湿地)LAI对气象干旱的响应.结果表明:1)植被对干旱的敏感性随植被生长的不同阶段而变化,多数类型的植被在每年的8月份对干旱最为敏感;2)不同类型的植被受干旱影响的程度不同,干旱对农田和草地的影响较大;3)含虚拟变量的回归模型能够合理地描述干旱对植被的影响,模型具有一定的精度.     

华北冬小麦作物气候干旱指数研究

作为农业干旱指标,降水距平百分率未考虑底墒作用,不同发育期水分对产量影响不同.利用降水距平百分率指数构建了华北冬小麦作物气候冬小麦干旱指数.该指数将冬小麦不同发育阶段的水分产量反应系数应用到降水距平干旱指数中,同时量化底墒对冬小麦生长发育过程中起到的重要作用.通过对河南省卢氏县冬小麦历年干旱和减产率进行计算和分析,结果表明,作物气候指标负距平百分率和减产率的相关性明显高于降水负距平百分率和减产率的相关性.作物气候冬小麦干旱指数在评估冬小麦干旱时要优于降水距平百分率,将作物和气候干旱相结合能更准确地评估冬小麦干旱,弥补降水距平百分率作为农业干旱指数只涉及气候干旱的不足.     

基于地表温度和植被指数的农业干旱遥感监测方法

农业旱灾是人类面临的最主要自然灾害之一,对我国农业生产影响非常大。土壤含水量是农业干旱监测的重要指标,通过遥感地表温度(LST)与植被指数(NDVI)结合,可以估算土壤湿度,监测农作物旱情。重点研究了LST/NDVI特征空间中干湿边的提取方法,通过14年全国NOAA/AVHRR的8km合成数据集分析发现,在LST/NDVI特征空间中,曲线斜率与实测土壤湿度显著相关(R=0.78,P<0.01),干边的截距和斜率与湿边有比较稳定的关系,但干湿边存在较大的空间和时间变异性。将全国分为6个区,分别确定LST/NDVI特征空间,根据特征空间干湿边参数反演土壤湿度,在土壤湿度分布图和全国耕地分布图基础上,进行旱情分级,得到全国耕地旱情分布图,可以为农业抗旱救灾提供快速宏观的信息服务。     

基于遥感数据的辽西北地区玉米干旱风险时空动态格局

 归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)目前已被国内外广泛应用于干旱的定量识别与监测,它是利用遥感方法获得的一个衡量地表植被生长状态以及植被覆盖度的指标。因此在气象干旱背景下,对干旱时段的NDVI进行计算,建立玉米干旱风险诊断模型,通过作物对干旱的响应表征农业干旱的风险。本文在气象干旱条件下,从玉米对干旱的响应出发,利用NDVI建立玉米干旱风险诊断模型,评估了研究区典型干旱年内典型干旱时段玉米的干旱风险。利用K-Means法将玉米干旱风险分为低风险、中等风险以及高风险3类,运用GIS与RS手段绘制了玉米干旱风险等级图,并对玉米干旱风险的时空格局进行了动态分析。结果表明,在玉米干旱风险时间变化规律上,由于土壤水的影响,玉米干旱风险不能完全与典型干旱年内典型干旱时段的降水距平百分率成反比;从玉米干旱风险空间分布特征来说,受纬度、海拔高度以及防旱抗旱能力的影响,干旱风险表现为南北差异明显。研究玉米干旱风险的时空动态格局,能够为政府部门和田间管理者掌握干旱的发生、发展变化,以及因地制宜地制定防御对策提供科学依据。     

干旱对云南易门县云南松生长的影响

通过干季（３～５月）对云南易门县三个样地（谷地、山腰和山脊）云南松的调查和实验分析,了解干旱条件下,不同的土壤水分和物理状况对云南松生长的影响．发现土壤是制约云南松生长的主要限制因子．云南松针叶脯氨酸的含量可作为云南松抗旱的一个生理指标．     

2001—2020年江西省农业干旱发生时空格局的遥感评价

基于MOD16A2蒸散数据产品,该文计算粮食作物生长季(4—10月)的作物水分胁迫指数(CWSI),分析江西省2001—2020年粮食作物生长季农业干旱发生时空分布特征.得到如下主要结论:1)利用CWSI遥感提取的农业受旱成灾耕地面积与统计结果具有高度一致性,这表明CWSI作为干旱评价指标具有一定的合理性; 2)赣北鄱阳湖平原和赣中吉泰盆地等农业耕地集中连片分布区的受旱程度较高,而农业耕地相对破碎化的山地丘陵区农业受旱程度较低; 3)在评估期内,2003、2004、2007、2008、2009、2013、2019和2020等年份农业干旱严重; 4)受降水季节性分配不均的影响,江西省的农业干旱主要发生在4、5和10月份.     

植物抗旱机制研究进展

干旱影响了植物的正常生长发育,导致植被减少和草地退化等现象。通过微观角度,阐述了形态指标、生长指标、生理生化指标以及其他酶类与抗旱机制之间的关系并进行了较为全面的综述,对植物抗旱机制的研究现状及发展进行了探讨。     

基于ARCGIS的河南省分区农业旱灾风险分析

针对以往研究中旱灾发生概率计算精度不高、权重确定不够客观等不足,利用信息扩散理论和农业旱灾风险指数法,从致灾因子、孕灾环境、承灾体和抗旱减灾能力4个方面选取相应的评估指标,基于ARCGIS平台,对河南省农业旱灾风险进行分区分析.结果表明:濮阳和安阳处于致灾因子高危险区;鹤壁和新乡处于孕灾环境高敏感区;焦作和济源处于承灾体高脆弱区;开封、郑州、洛阳处于高抗旱减灾能力区.综合各影响因素的风险指数,安阳、鹤壁和济源处于农业旱灾高风险区.     

塔里木河流域干旱风险评估与区划

选取不同尺度的标准化降水指数为危险度指标和9个干旱易损度指标建立塔河流域的干旱风险评估模型,并分析了塔河流域干旱危险度、干旱易损性及干旱风险度的空间变化特征,研究结果表明:1)塔河流域北部和西部地区的SPI3的干旱危险度高,南部和东部地区干旱危险度低;塔河流域中部和西北部地区SPI12的干旱危险度高。塔河流域西北部和西南部地区的干旱易损度高于其他地区,其中西南部地区的干旱易损度最高。农业人口比重、总抚养比和因旱农业经济损失占GDP比重与干旱易损度的相关性最高。2)塔河流域中部地区和西部地区的女性与男性比、人口密度、文盲率、抚养比、农业人口比重、灌溉面积比重大于其他地区;中部地区和西部地区的粮食产量低于塔河流域其他地区。3)塔河流域西部的干旱风险等级是最高的,其次塔河南部和西北部地区的干旱风险等级较高,东北地区和东南地区的县市的干旱风险度较低。