基于TVDI模型的关中地区春旱时空动态监测

利用中分辨率成像光谱仪MODIS产品MOD13A2和MOD11A2获取归一化植被指数NDVI和地表温度T_s,构建T_s-NDVI特征空间,依据该特征空间拟合的干湿边方程计算温度植被干旱指数(TVDI)作为反映旱情的指标,监测关中地区2013年2-5月每16 d的干旱状况,并利用区域内气象站点数据进行验证.结果表明,利用MOD11A2数据反演的T_s与实测对比平均误差为0.258℃,反演结果能够代替实际T_s参与计算.利用该地区实测的10、20 cm土壤湿度数据与遥感反演的TVDI值进行线性拟合,发现TVDI与20 cm土壤湿度相关性更高,表明TVDI更能反映和指示距地表20 cm的土壤水分状况.关中地区春旱最严重出现在3、4月份,旱情主要以中旱为主;渭河平原整体干旱情况比南部秦岭地区严重,尤其是关中东北部渭南和咸阳部分地区旱情较为严重,南部秦岭山地以湿润和正常为主.旱情整体呈现东北较重,西南较轻的分布.从监测结果看,TVDI能够较好地反映关中地区春季的实际旱情,适用于关中地区春季的旱情动态监测.     

基于HJ-1A/1B卫星TVDI的干旱遥感监测研究——以鄱阳湖流域为例

针对鄱阳湖流域2011年春季出现的特大旱情,利用2011年3~6月HJ-1A/1B卫星CCD影像计算NDVI,结合同步HJ-1B卫星IRS数据计算的地表温度信息,构建NDVI-LST空间,获取了鄱阳湖流域温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI).利用同步观测的AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS)表层土壤含水量数据对温度植被干旱指数结果进行可靠性验证.结果表明,TVDI和AMSR-E土壤含水量之间存在显著的负相关,相关系数达到-0.697(P0.05),由HJ-1A/1B卫星影像计算得到TVDI可以有效表征鄱阳湖流域的土壤含水情况.用TVDI监测结果分析鄱阳湖流域2011年干旱,从空间分布来看,鄱阳湖流域受灾最严重的是环鄱阳湖区和修水流域.从时间分布来看,鄱阳湖流域3月底以轻旱为主,4月底流域南部旱情加重出现中度干旱,5月鄱阳湖流域将近80%的区域都受到不同程度干旱的影响.     

基于GLDAS与TVDI降尺度反演土壤含水量

土壤水是连接大气降水、地表水和地下水的关键水文带,在旱寒区对于维系植被生长起到至关重要的作用.为获取相对精度较高,时空分布更广的土壤含水量数据,本文采用青藏高原2006年MODIS(moderate resolution imaging spectroradiometer)植被归一化指数NDVI(normalized difference vegetation index)数据与地温数据LST(land surface temperature)计算出青藏高原全年温度植被干旱指数TVDI(temperature vergetation dryness index);分析TVDI数据与GLDAS各层土壤含水量的相关性以及相关性的稳定性,结果表明:总体上TVDI数据与GLDAS各层土壤含水量数据呈负相关关系,其中TVDI与GLDAS第1层土壤湿度数据相关性最好,且相关性的稳定性较强;利用TVDI和GLDAS第1层数据的相关关系反演出青藏高原2006年每月土壤水分分布图,并利用月均值进行实例分析,结果表明反演结果与GLDAS数据基本吻合,仅在青藏高原南部和北部两个区域存在偏差.与原始GLDAS数据相比,TVDI反演的土壤含水量数据具有更高的分辨率(分辨率为1km),在时间尺度上,可以反演逐月的土壤水分.     

长江中下游流域土壤湿度遥感反演研究及其影响因素分析

土壤湿度是水文学、气象学及农业科学研究领域的重要指标参数,对气候、农业、旱情监测都有重要意义.利用MODIS数据产品MOD09A1、MOD11A2和MOD13A2获取表观热惯量(ATI)和植被供水指数(VSWI)模型中的关键参数,以NDVI作为判别阈值将ATI和VSWI相结合建立集合土壤湿度反演模型,用预留的实测数据对模型进行了验证.并从土地覆盖类型、高程、坡度等方面进一步分析了长江中下游流域土壤湿度的分布规律,研究区土壤相对湿度随土地覆盖类型、高程及坡度等因素的变化呈明显的分异规律.结果表明,基于ATI和VSWI的集合土壤湿度反演模型结合两种模型的优点,实现了优势互补,提高土壤相对湿度反演的精度.     

基于MODIS数据对鄂尔多斯市近10年干旱动态研究

干旱是影响农牧业生产的主要自然灾害之一,对干旱地区进行过度开发会加剧沙漠化的进程.本文利用MOD13A3和MOD11A2数据获得植被指数(NDVI)和陆地表面温度(LST)构建NDVI-Ts特征空间,依据该特征空间得到温度植被干旱指数,分析鄂尔多斯市2002-2011年生长季的旱情.结果表明:鄂尔多斯市干旱面积在60%以上,旱情持续加重,其中重旱主要发生在鄂尔多斯市西部,受旱区域从西部向东部不断扩大,2008年旱情最为严重,为客观认知旱情特征、制定灾前预防和灾后治理措施提供依据,以确保鄂尔多斯市的农牧业持续、有效的发展.     

基于RS和GIS的广西干旱格局分析

干旱是一种持续时间长,影响范围广的自然灾害。利用遥感数据MODIS合成数据MOD13A2和MOD11A2获取陆地表面温度(Ts)和增强型植被指数(EVI),建立EVI-Ts空间模型计算温度植被干旱指数(TVDI);并以此作为干旱监测指标,分析了广西2015年的干旱格局。结果表明:广西的干旱情况整体上存在季节差异,地貌地形因子也在一定程度上影响着干旱格局。     

基于MODIS数据的滇中高原农业干旱时空变化分析

利用MODIS增强型植被指数（Enhanced Vegetation Index, EVI）和地表温度（Land Surface Temperature, LST）数据,通过计算温度植被干旱指数（Temperature Vegetation Dryness Index, TVDI）,详细分析了滇中高原2001—2020年农业干旱时空变化规律.结果表明,近20年研究区TVDI年均值呈上升趋势,农业旱情整体呈显著增强趋势;每年4月份的农业旱情最为严重,10月份旱情最轻;TVDI年均值在0.46～0.56之间,中旱和重旱覆盖面积呈扩大趋势;昆明和曲靖主要以轻旱为主,玉溪以中旱为主,楚雄轻旱和中旱相间分布;西部地区旱情整体上有增强趋势;昆明北部及玉溪西部部分高海拔地区、元江河谷及金沙江河谷部分地区,农业干旱变化不稳定,其他地区农业旱情变化逐渐趋于稳定;研究区农业干旱重心先向南移动后再向西南方向移动.     

不同降雨条件下天然次生林水文过程动态分析

以中亚热带天然次生常绿阔叶林(以下简称天然次生林)生态系统为对象,研究了不同降雨强度下森林生态系统的水文过程。结果表明:(1)降雨前期土壤水分条件对天然次生林 集水区径流影响显著。在前期土壤水分干燥至中等湿润的条件下,天然次生林集水区径流最大值滞后于降雨峰值5~7 h;在前期土壤水分湿润的条件下,天然次生林集水区径流最大 值滞后于降雨峰值缩减为1 h。(2)不同层次土壤含水量差异显著。5 cm土层含水量最低,其次为20 cm和50 cm两个层次的含水量,10 cm土层含水量在各层次中最高。(3)不同降雨强 度下,各层次土壤最大含水量出现的时间与降雨量最大值出现时间差异显著,在降雨前期土壤水分干燥至中等湿润的条件下,两者达到最大值的时间间隔为2~6 h; 在前期土壤水分湿 润的条件下,两者达到最大值的时间一致。     

基于时间序列MODIS数据的川续断栽培区土壤水分变化研究

以栽培川续断为研究对象,选择贵州省黔南州龙里县、贵定县的栽培基地为试验区,利用贵州省2010年全年的MODIS植被和温度产品,采用Ts-NDVI特征空间模型,先构建温度植被干旱指数(temperature-NDVI dryness index,TVDI),再通过TVDI与土壤水分的经验关系,反演得到试验区的土壤水分分布图.利用时间序列分析,得到了试验区土壤水分的年内变化特征.从总体上看,从春末到秋初,栽培区的土壤水分比较稳定,变化相对其他时段较小.初春时节,土壤含水量最低.进入秋季后,土壤含水量变化剧烈.在冬季,土壤水分则是先上升后下降,且变化幅度最大.此外,将遥感反演结果与同一时段的两次实地测定的土壤水分进行对比验证,发现遥感反演的结果与实测值较接近.研究结果表明利用本文的方法监测中药材栽培区的土壤水分含量切实可行.     

AMSR-E被动微波土壤水分与降雨率时空相关性分析研究

地表土壤水分和降水具有高度相关性,是2个密切相关的地-气相互作用参量.采用同时反演获取的土壤水分和大气降水数据来研究土壤水分的变化情况,定量理解降水和土壤水分之间的物理联系,进而可以获得对反演算法改进有用的信息.采用被动微波辐射计AMSR-E反演获得的全球地表土壤水分和降雨率数据作为研究对象,一共收集了2005年10月1日至2006年10月31日之间共395 d的AMSR-E全球日土壤水分产品和升、降轨道瞬时降雨率数据.把降雨率轨道产品经过等积割圆柱投影并重采样到同日土壤水分产品相当的25 km分辨率EASE-Grid格点上.针对土壤水分和投影后得到的日降雨率数据进行每2,8,16 d的时间维平均,在空间维进行3×3、5×5、7×7格点的重采样,经时间序列对比,分析了降水对土壤水分反演的影响及其时空相关特性,并对反演参数间弱相关性出现的原因进行了探讨,这对于发现微波土壤水分和大气降雨算法的不足,提供其改进方向具有重要的指导意义.     

利用DLG进行DEM的高程提取

大比例尺数字线划地形图(DLG)是目前我国建立数字高程模型(DEM)的一个主要数据来源,通过分析DEM的建立过程得出由DLG建立DEM的关键问题是从DLG中高效获取有效的高程数据.对提取高程数据工作中可能出现的数据格式多样性、数据提取效率和有效数据丢失等情况提出了相应的解决办法.     

利用DLG进行DEM的高程提取

大比例尺数字线划地形图(DLG)是目前我国建立数字高程模型(DEM)的一个主要数据来源，通过分析DEM的建立过程得出由DLG建立DEM的关键问题是从DLG中高效获取有效的高程数据。对提取高程数据工作中可能出现的数据格式多样性、数据提取效率和有效数据丢失等情况提出了相应的解决办法。     

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。     

DEM数据分辨率对黑河金盆水库流域地形参数提取的影响分析

根据陕西省黑河金盆水库流域不同分辨率的DEM数据,采用数理统计方法分析DEM数据分辨率的变化对流域地形参数提取的影响,为建立流域分布式水文模型前期DEM数据分辨率的选择提供参考依据。对流域不同分辨率DEM数据分析得到:随着流域DEM数据分辨率的降低,流域的粗糙度值、最大坡度及平均坡度值、最大高程值、平面曲率和剖面曲率最大值及最小值的绝对值均有减小的趋势,最小高程有增大的趋势,坡向在DEM数据分辨率降低到一定程度时会出现较大变化,地形指数变化范围更趋于集中。     

DEM制作中基于ArcGIS平台处理平三角的方法探究

在利用三角网制作DEM的过程中,山脊和山谷部位会出现同一个三角网格3个点高程值相等的情况,在3D渲染中显示为平面三角形平台,与实际山形不符,需要在平三角区域加测数据来弥补数据缺陷。现以等高线和高程点为基础,通过ArcGIS平台的3D分析工具判断山体的整体走向,在山脊和山谷自动内插高程点,重新构建三角网制作DEM,消除平三角。可以省去人工补测数据带来的工作量,自动消除不合理平三角,提高生产效率。     

三峡山地不同坡位土壤水分的时序变化研究

土壤水分是维持森林生态系统可持续的重要因子,降水作为土壤水分最主要的补给来源,定量认识两者的关系对深入了解土壤水分入渗及产流汇流等生态水文效应和区域水平衡至关重要.该文采用时间序列法分析了2018年—2019 年三峡山地大老岭林区典型小流域土壤含水量和降水之间的相关关系,结果表明：1) 研究区降水过程无显著自相关性,而土壤含水量呈现高度自相关性,且随时间尺度缩小不断增强;2) 降水量与土壤水分含量同消同涨,两者之间存在协相关关系,月尺度上土壤含水量与降水相关性较弱,日尺度上二者相关性呈明显的“单锋型”,小时尺度上降水序列和土壤水分序列相关性在降雨事件发生后2～4 h最显著;降雨72 h后,各深度土层相关系数差异明显减小.3) 在不同时间尺度下,不同深度土层土壤含水量与降水的协相关性变化趋势表现出较强的一致性,随土壤深度增加,土壤含水量与降水的相关性降低,且水分变化对降雨滞后性增加.4) 不同坡位土壤水分与降水的协相关性差异显著.坡下土壤含水量对降水的响应强烈,而坡上两者相关系数偏低.5) 土壤水分序列与降水序列协相关性在不同时间尺度有所差异,小时尺度和天尺度两者协相关性较为显著且均随着时间推移呈先增大后减小的特征,而月尺度两者相关性则表现为随滞后时间距增加而单调递减趋势.     

不同降雨脉动条件下压砂地土壤水分的空间变异特征

为揭示压砂地土壤水分的空间变异特征,提高降水资源的高效利用,为西北旱作农业生产提供理论依据,以有着300多年历史的压砂地为研究对象,利用经典统计学及地统计学方法,研究了降雨脉动7.1mm和1.9mm条件下土壤水分的空间变异特征.结果表明,降雨脉动7.1mm时第1天,新、中及老砂地土壤平均含水量低于裸地,但第3天,分别比裸地增加了5.534 4%、4.782 9%和4.023 5%.由于大降水事件对小降水事件有影响,降雨脉动1.9mm时除老砂地第3天外,压砂地土壤含水量均高于降水脉动7.1mm时,而裸地明显降低.压砂地土壤平均含水量表现为新砂地中砂地老砂地,第3天第2天第1天,土壤含水量属于弱变异和中等变异.在不同降雨脉动条件下,新砂地土壤水分最佳理论模型为高斯模型,中砂地、老砂地的最佳理论模型为球状和指数模型,裸地可用球状、指数和高斯模型模拟.由于地形地貌的影响土壤水分三维空间分布表现出"凹凸不平"的分布状况.     

基于TanDEM-X和ERS数据的InSAR提取DEM的实验研究

以天山地区为研究区域,利用干涉合成孔径雷达干涉测量技术(In SAR)分别对Tan DEM-X和ERS获取的数据进行干涉处理生成数字高程模型(DEM),结合SRTM DEM和我国1∶5万数字高程模型标准,对所获取的DEM的精度进行比较和分析.结果显示,由于实验区域地形复杂、高程变化剧烈且植被茂密,2组数据生成的DEM与SRTM DEM之间的整体差值偏大,标准差分别为11.55 m和16.74 m,但Tan DEM-X数据获取的DEM精度更高.结果表明,在地形复杂区域Tan DEM-X数据能够监测到C波段数据所不能监测到的细节,其生成DEM的结果较ERS数据具有明显优势.     

基于RS和GIS的正安县水土流失空间分布研究

以正安县为研究区域,以2017年遥感影像、降雨量数据、DEM数据为基础,采用GIS与RS技术,得到正安县的植被覆盖度、坡度、土地利用等影响因子确定出土壤侵蚀强度,并对正安县在不同坡度、高程、植被覆盖度与土地利用下的水土流失特征进行分析。     

基于温度植被干旱指数法的农业干旱研究

利用MODIS数据提取归一化植被指数（NDVI）和陆地表面温度（LST）,构建温度植被旱情指数（NDVITs）特征空间,依据该特征空间设计的温度植被旱情指数（TVDI）作为旱情指标,结合土地利用现状数据对重庆市梁平县2006年7月12—27日的旱情进行了研究．研究结果表明在2006年7月12—27日重旱区主要分布在梁平的东北地区,旱地受旱面积为67．32％,水田受旱面积达55．1％,林地、水田、旱地、其他用地四种用地类型,其受旱比例依次递减,所得数据与该时间段该区土壤墒情站所得的干旱数据基本符合,该研究结果较好地反映了本次干旱灾害的空间分布,为相关部门进行干旱灾情评估制定和实施抗旱减灾措施提供了科学依据．