神东矿区土壤湿度遥感监测与双抛物线型NDVI-T_s特征空间

结合神东矿区环境与灾害遥感监测与分析,根据MODIS/AQUA卫星产品的归一化植被指数(NDVI)和地表温度(Ts)数据,分析了基于1km和500m分辨率数据的NDVI-Ts特征空间,发现NDVI-Ts特征空间均具有双抛物线型特征。与基于1km和500m分辨率数据的NDVI-Ts三角形特征空间进行对比分析,并将得到的温度植被干旱指数(TVDI)数据与实测土壤湿度进行相关性分析,结果表明1km双抛物线型NDVI-Ts特征空间能更好地反映地表0—5cm土壤湿度,而500m双抛物线型NDVI-Ts特征空间在监测10cm土壤湿度时更有优势。以通过双抛物线型NDVI-Ts特征空间得到的TVDI作为旱情遥感监测指标,评估了2010年10月8—23日16d和2010年10月8日当天的神东矿区旱情,揭示了矿区旱情的空间特点。

MODIS数据在陕西省干旱监测中的应用

以MODIS归一化差异植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和陆地表面温度(land surface temperature,Ts )数据为基础,构建双抛物线型NDVI-Ts 特征空间,利用实测土壤湿度对其进行验证,并基于该特征空间的温度植被干旱指数(temperature vegetation dryness index,TVDI)监测和分析了2000-2016年间陕西省旱情时空分布特征和规律。结果表明,NDVI-Ts 特征空间呈双抛物线型,基于该特征空间的TVDI与10 cm深土壤湿度呈显著负相关关系( P <0.05)。空间上,2000-2016年间陕西省旱情主要分布在陕北西北部、北部以及关中北部、东部地区;时间上,2000年陕西省受旱面积占比为31.95%,2016年为27.65%。榆林市北部大部分地区、延安市中部部分地区、关中地区中部以及陕南零散地区旱情得到显著缓解,约占14.45%,而全省84.48%地区旱情虽发生了变化,但变化不显著;全省97.62%地区变异系数较小,位于0~0.8之间,主要分布在陕北北部和关中南部,表明全省旱情较稳定。全省23.74%地区旱情与降雨量呈显著负相关关系( P <0.1),随着降雨量的增加TVDI减少,旱情越轻,主要分布在陕西省榆林市大部分地区,延安市中部部分地区,汉中市北部、西北部,安康市、渭南市北部、商洛市东部部分地区及宝鸡市西部、北部部分地区;其余地区旱情变化并未受到降雨量显著影响。进一步分析表明,平均气温也不是影响陕西省旱情变化的主导因素。

基于MODIS的河南省春旱遥感监测

以河南省冬小麦旱情遥感监测为例,利用MODIS/Terra卫星产品的归一化差异植被指数(NDVI)和地表温度(Ts)数据,构建双抛物线型NDVI-Ts特征空间。基于双抛物线型NDVI-Ts特征空间的温度植被干旱指数(TVDI)数据与气象站点实测土壤湿度进行相关性分析,揭示双抛物线型NDVI-Ts特征空间能较好地反映地表10cm土壤水分状况。以双抛物线型NDVI-Ts特征空间反演得到的TVDI作为旱情遥感监测指标,评估了2000年、2005年、2010年和2015年2月26日～6月1日的河南省春旱情况,并与当地气象站降雨数据对比,揭示了河南省旱情发展的时空特点,结果表明:利用MODIS NDVI和Ts数据构建NDVI-Ts特征空间呈双抛物线型,干边可决系数R^2在0.9以上;TVDI与实测土壤湿度呈现负相关关系,两者之间的线性拟合方程通过了P≤0.05的显著性检验;进一步将TVDI监测结果与降水量数据对比分析,表明TVDI监测旱情空间分布基本与降雨量空间分布一致。因而,基于双抛物线型NDVI-Ts特征空间的TVDI可以用于研究区旱情监测;从2000年、2005年、2010年和2015年的冬小麦旱情时空分布来看,河南省中南部冬小麦主产区土壤比较湿润,基本满足冬小麦需水量要求。

基于梯度结构相似度的矿区土壤湿度空间分析

基于中国蒙、陕、晋三省区的神东矿区2000至2015年成像光谱仪数据,双抛物线型归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）和地表辐射温度（land surface temperature,Ts）（记为NDVITs）特征空间的温度植被干旱指数法计量地表土壤湿度,采用梯度结构相似度法定量分析研究区土壤湿度的时空分布特征。结果表明：神东矿区土壤湿度变化具有明显时空分布异质性,空间上,矿区土壤湿度表现出从西北部向东南部逐渐增加的规律,干旱区域由2000年的96.03%下降到2015年的59.59%;矿区60.05%的区域的土壤湿度发生了突变,其中49.87%区域地表植被覆盖得到明显改善,土壤湿度得到明显提高;35.18%的区域的土壤湿度发生了变化,其中28.13%区域地表植被覆盖有所改善,土壤湿度有所增加;仅有4.77%的区域的土壤湿度没有发生改变。进一步分析表明,地表土壤湿度的时空分布特征受区域地貌类型和下垫面覆盖影响较大。