地表温度-归一化植被指数特征空间干旱监测方法的改进及应用研究

地表温度-归一化植被指数(Ts-NDVI)特征空间干旱监测方法易受到监测期地表湿度、植被覆盖状况和卫星观测质量的影响,导致特征空间干、湿边不稳定,在基于长时间、大范围卫星观测资料的基础上对Ts-NDVI特征空间方法进行改进,将其称为通用特征空间方法。首先基于某观测时段,单独构建每年基于该单一年份单一时段卫星观测数据的Ts-NDVI特征空间,然后在已构建的各单一时段特征空间的干、湿边地表温度中,分别用最大值、最小值合成法提取各植被指数对应的多年最大、最小地表温度,分别构成各年通用的Ts-NDVI特征空间的干、湿边地表温度,最后通过线性拟合,获得通用特征空间的干、湿边方程。选择中分辨率成像光谱仪的归一化植被指数(NDVI)和地表温度(Ts)数据在中国主要粮食产区黑龙江省进行干旱监测试验,对改进前、后特征空间的植被温度状态指数进行对比分析,并用10、20cm土壤相对湿度和降水量进行检验。结果表明:通用特征空间方法合成的Ts-NDVI特征空间三角形结构特征显著,干、湿边明晰,比改进前更接近特征空间的理论边界,增强了特征空间干、湿边的稳定性,提高了干旱监测结果的精度,当单一时段特征空间稳定性较差时,改进效果最明显。通用特征空间对浅层土壤湿度更加敏感,与监测同期及前期总体降水都密切相关,且对降水的响应更敏感。

不同卫星遥感干旱指数在黑龙江的对比应用

采用MODIS的1 km×1 km分辨率数据,以我国黑龙江为研究区,对基于植被指数的植被状态指数(I_(VC))、基于地表温度的温度状态指数(I_(TC))和基于植被指数-地表温度特征空间的植被温度状态指数(I_(VTC))与10 cm,20 cm土壤相对湿度、降水量的关系、3种指数监测结果及其相互关系进行了对比分析。结果表明:I_(VTC)相对于I_(TC),I_(VC)更适于反映土壤湿度的变化,对浅层土壤湿度更加敏感;I_(VTC)相对于I_(TC),I_(VC)对降水更敏感,与监测时段的降水和前期总体降水都密切相关;在生长季早期,I_(VTC)和I_(TC)用于干旱监测的适用性明显优于I_(VC);不同区域间,I_(VTC)的可比性较好,I_(VC)和I_(TC)则较差;I_(VTC)所反映的地表温度信息对干旱的直接指示作用最强,所反映的植被信息对干旱的直接指示作用较弱。

基于植被指数的作物产量监测方法研究

在作物收获以前进行大范围的作物长势评价与作物产量估测,对粮食供需平衡、贸易、农业政策制定非常重要。该文收集了1984年到2002年的NOAA卫星和农业统计资料,计算耕地范围的植被状态指数VCI、温度状态指数TCI和植被生长状态指数VHI,分析了遥感植被指数与作物产量间的相关关系,分别建立了基于植被指数的线性回归模型和非线性回归模型。结果表明,遥感植被指数与作物产量间存在较好的相关性,其非线性回归模型在拟合精度上高于线性回归模型。研究目的是利用卫星资料得出应用于监测作物长势的植被指数,建立作物产量监测模型,应用于农作物遥感监测业务化运行系统。

使用MODIS陆地产品LST和NDVI监测中国中、西部干旱

利用中分辨率成像光谱仪AQUA-MODIS卫星资料反演的地表温度LST和归一化差值植被指数NDVI,在中国中、西部地区应用植被温度混合状态指数VTCI方法,遥感监测干旱的空间分布状况。同时结合该地区有代表性的气象站逐月降水资料与VTCI指数进行相关分析,来验证此方法的适用性。结果表明,VTCI指数不仅与当月的降水量,也与其前期2至6个月的累积降水量有较好的线性相关性,显示VTCI方法不仅是较为有效的近实时大范围干旱监测方法,对于干旱的缓慢发展过程也有一定指示作用。

基于NDVI-Ts特征空间的黑龙江省干旱监测

NDVI-Ts特征空间方法结合了卫星遥感地表反射率和热红外特性,能较好地反映一定时空尺度的地表干旱状况,该文基于Terra-MODIS归一化植被指数(NDVI)和地表温度(LST)产品,构建NDVI-Ts三角形特征空间,采用植被温度状态指数结合MODIS地表分类产品IGBP对黑龙江省2007年夏季干旱进行监测和分析。结果显示:此次夏季干旱的空间分布广,持续时间长,干旱程度重,西部松嫩平原和东部三江平原等地主要农作物产区普遍发生干旱,且旱情严重。结合同期地面气象观测的月降水量数据对监测结果进行验证和评估表明:植被温度状态指数是一项近实时的干旱监测指标,不仅与当地最近的降水事件有关,而且与前期一段时间内的总体降水事件相关,可以较真实地反映当地干旱发生、发展的动态过程。

2001-2020年蒙古高原草地覆盖度变化对干旱的响应

蒙古高原地处干旱半干旱地区,生态系统脆弱,干旱灾害频发,探究草地覆被度对干旱的响应,能够为改善生态环境和防灾减灾提供科学依据。基于2001–2020年MODIS遥感数据和植被覆盖度实测数据,采用决策树分类、温度状态指数、相关性分析等方法,分析了蒙古高原草原区草地覆被度变化、干旱分布以及二者的相关性。结果表明:1) 2001–2020年蒙古高原草原区内的草地面积整体上呈增加趋势,2001–2017年优势草地覆盖度为40%~60%和20%~40%,2017年后60%~80%和40%~60%为优势覆盖度,整体上有向高覆盖度转移的趋势。不同覆盖度草地中40%~60%和20%~40%草地的转入转出面积大,波动强稳定性差。2) 20年间2001年、2007年、2010年、2017年和2019年为研究区的干旱年份,2003年、2013年、2018年和2020年旱情较为缓和,中旱面积所占比例可以在一定程度上反映研究区整体的干旱情况。3)蒙古高原草原区草地覆盖度减少与气候干旱整体上呈正相关关系,不同植被类型草地覆盖度对干旱的敏感程度依次是典型草原>荒漠草原>草甸草原,覆盖度20%~60%草地对干旱的响应更为显著。

遥感干旱监测模型研究及在湖南夏季高温干旱中的应用

利用MODIS数据的增强型植被指数和陆地表面温度数据,反演得到湖南省逐月的改进型增强植被指数和温度状态指数,并与临近气象台站的综合气象干旱指数进行相关性分析,选取适宜的权重因子建立干旱状态指数(DCI)遥感干旱监测模型,并对其划分了遥感干旱等级。将此模型应用到2013年6—9月湖南旱情的监测中,该模型能较好地反映全省旱情的时空演变特征以及旱情的演变情况。该模型一定程度上削弱了云层的影响,在湿润的南方地区的农作物长势监测、作物估产和灾损评估等方面具有重要的应用前景。

基于MODIS数据的河套灌区遥感干旱监测

基于MODIS数据,以河套灌区为研究对象,计算灌区2000—2018年作物主要生育期内(5—8月)4种遥感干旱指数、温度植被干旱指数(TVDI)、植被供水指数(VSWI)、植被状态指数(VCI)、温度状态指数(TCI),并分析了4种干旱指数与0~20cm土壤相对含水量、降水量、灌区引水量相关性以及4种干旱指数之间的相互关系。结果表明:经过相关分析,TVDI与土壤相对含水量的相关性优于其他3种遥感干旱指数;在灌溉水量较多的灌区,遥感干旱指数与降雨量相关性较小而与灌区引水量呈现一定的相关关系。本研究发现TVDI在河套灌区有着良好的适用性。此外,在干旱监测中综合利用多种干旱指数进行分析对提高监测精度,科学合理地预报旱情具有重要意义。

基于MODIS数据的多种干旱监测方法在锡林郭勒草地上的对比分析

干旱作为最为严重的自然灾害之一,其发生次数多,持续时间长,涉及范围大,造成的损失严重,直接影响着人类社会经济活动的方方面面。本文利用2010年4,5,6,7,8,9月MODIS-NDVI产品MOD13A3和温度产品MOD11A2,分别构建温度植被干旱指数,温度状态指数以及距平植被指数模型,对锡林郭勒地区干旱情况进行反演,并将反演结果与标准化降水指数进行敏感性分析和土壤相对湿度进行相关性分析,研究表明:(1)在敏感性方面,各遥感指数与标准化降水指数的相关性未能达到显著性效果,因此,用标准化降水指数来反映遥感指数的对干旱的敏感性不够理想。(2)在相关性方面,距平植被指数与土壤相对湿度具有较好的相关性,能够反映空间数据特征,作为干旱监测指标具有科学合理性。(3)从空间分布上看,锡林郭勒地区西南部湿度较高,东北部湿度较高,中部属于过渡地区,该地区大部分面积呈现干旱现象。