农业旱灾监测中土壤水分遥感反演研究进展

土壤水分是农业干旱监测最重要的指标之一。文章全面回顾了光学遥感和微波遥感土壤水分遥感反演进展，重点讨论了符种反演方法的优点和不足。光学遥感中，热惯量法和作物缺水指数法可分别较好地应用于裸露地和作物覆盖地的土壤水分监测；距平植被指数、植被条件指数采用了植被指数因子实现农业旱情监测，温度植被指数、植被供水指数和条件植被温度指数同时考虑了作物植被指数和地表温度。微波遥感被认为是当前土壤水分监测中最有效的方法。主动微波遥感空间分辨率较高，但对土壤粗糙度和植被敏感；被动微波遥感空间分辨率低，重访周期短，对大尺度农业旱灾监测具有较大潜力。为提高农业旱灾监测巾土壤水分遥感反演的精度和效率，采用光学遥感和微波遥感的结合可能是较为实际的方法。     

城市复杂地表TM温度反演及其与MODIS产品的比较

在利用决策树模型将城市复杂地表分为植被、建筑物、水体、裸土等4类进行地表比辐射率估算和利用MODIS近红外数据反演大气水分含量的基础上,采用Jimenez-Munoz单通道算法进行了城市复杂地表TM温度的反演,并将反演结果与EOS MODIS地表温度产品进行了比较分析.结果表明:(1)基于地表信息分类提取后的地表比辐射率和MODIS反演的大气水汽含量得到的地表温度接近于实际状况;(2)反演结果与EOS MODIS地表温度产品对比发现Landsat TIM的陆表温度均值和标准差高于EOS MODIS的陆表温度产品.     

广西喀斯特干旱农业区干旱遥感监测模型研究

广西中部喀斯特平原区是广西重要的粮食生产基地,但旱灾已成为该地区经济发展的障碍.利用EOS/MODIS数据,采用植被状态指数(IVC)和温度条件指数(ITC),构建了干旱指数ID的遥感监测模型, 统计分析了ID与农业受旱率的相关系数,从而确定了模型中各参数的权重系数.将该模型应用于2005年秋旱监测,经与旱情实况及前人研究成果进行对比分析,验证了干旱指数ID的有效性.通过对ID随ITC和IVC变化的敏感性评价,结果表明,ITC和IVC都能反映旱情变化,但ITC反映旱情的敏感性高于IVC,以ITC和IVC为因子构建的干旱遥感监测模型适用于广西中部喀斯特干旱农业区的旱情遥感监测.     

基于Landsat 8数据和温度-植被指数的干旱监测

结合Landsat 8数据特征提高遥感反演土壤水分的精度,对旱灾的监测具有重要意义。主要是利用Landsat 8数据,基于植被指数(NDVI)-地表温度(T_s)特征空间理论,通过对植被指数和"干边"的修订,分别计算温度植被干旱指数(TVDI)、干边修订的改进型温度植被干旱指数(MDTVDI);并结合当地气象数据、野外实测土壤水分数据,对计算结果进行了对比。结果表明:在使用Landsat 8OLI和TIRS数据时,TVDI,MDTVDI与地表土壤水分线性相关显著(α=0.05),两者都能表征地表的干旱分布情况;同时,MDTVDI与实测土壤水分的相关性和反演的土壤水分精度略高于TVDI,因此MDTVDI能够更好地反映区域土壤水分状况,更适于区域干旱监测。     

基于FY-3D MERSI Ⅱ数据的辽宁省作物生长季日平均气温估算方法比较

作为反映气候特征的重要指标之一，日平均气温在农业气象灾害监测和气候变化研究等领域承担着至关重要的作用。与传统日平均气温的监测和估算方式相比，遥感技术具有全方位、宏观、动态等不可比拟的绝对优势，能够准确地描述日平均气温的空间异质性。为提高农业服务质量，保证农业健康、可持续发展，探索作物生长季日平均气温遥感反演方法，提高农业气象灾害监测精确度，以FY-3D MERSIⅡ遥感数据为基础，提取研究区日间地表温度(LST_day)、夜间地表温度(LST_night)、归一化植被指数(NDVI),同时还考虑了高程(DEM)、坡度(Slope)两个变量，结合气象站日平均气温数据，分别构建多元线性回归和随机森林日平均气温遥感反演模型，开展辽宁省2021年作物生长季(5—9月)日平均气温遥感监测的应用研究。结果表明：(1)基于多元线性回归模型反演的日平均气温均方根误差(RMSE)为1.71℃,平均绝对误差(MAE)为1.45℃;基于随机森林反演误差RMSE为1.17℃,MAE为0.96℃;整体上，随机森林的日平均气温反演结果更好，适用性更强。(2)实验当天和前1 ...     

杭州城市热岛空间分布及缓减对策

以夏季的杭州市为例,利用Landsat 5 TM热红外遥感数据提取并反演了杭州市地表的覆盖类型与地表温度,通过热场分级分析和剖面分析的方法,对杭州城市尺度下热岛的空间分布特征进行了分析,并揭示了杭州热岛的分布格局与城市用地类型、功能布局之间的空间对应关系,从城市用地类型的演化、城市空间格局的改变、城市用地布局的合理性以及人为热排放等方面剖析了杭州城市热岛的产生与影响机理.最后,从城市规划视角提出了合理控制城市用地扩展、构建开敞的城市生态空间、优化城市用地功能布局以及开展城市下垫面规划设计等城市热岛缓减对策,供未来杭州城市热环境改善工作参考.     

基于遥感的新疆北疆积雪盖度及雪深监测

新疆北疆为雪灾多发区,准确地监测积雪分布及雪深具有十分重要的意义,可为雪灾多发区在冬季做好防灾减灾工作提供依据.目前MODIS数据主要运用归一化差分雪盖指数(NDSI)对积雪进行提取.NDSI是基于雪对可见光与近红外波段的反射特性和反射差相对大小的一种测量方法,然而它只能将像元辨别为积雪或非积雪,满足不了高精度的流域制图及雪盖提取要求.以新疆北疆为研究对象,应用MODIS数据和线性光谱混合模型提取像元内积雪所占比例(积雪盖度),并与NDSI建立关系,讨论了NDSI是否可以作为估算积雪盖度的标准,进而提高NDSI在积雪监测中的应用精度.结果表明,二者具有较好的线性关系,经过野外实测点的验证,25个点的平均绝对误差是0.06.此外,以MODIS数据与地面实测雪深资料为基础,通过分析和研究MODIS窗区通道的光谱特点,探讨了适合于积雪雪深监测最佳的MODIS通道,初步建立起应用MODIS资料监测北疆地区积雪深度的反演模型.     

厦门岛近10年热岛效应动态变化及预测分析

以厦门岛2000年至2010年的Landsat ETM+遥感影像为数据源,利用Mono-window算法,在ENVI软件的支持下对厦门岛的地表温度进行了反演,得到了厦门岛10 a来地表温度分布的动态变化图。结果发现,厦门市的热岛随着时间的推移呈现出不断扩张的趋势。最后,运用马尔科夫模型预测了厦门岛2010年以后热岛面积比例的变化趋势,从趋势上看,其强绿岛及正常区的面积变化不大,绿岛区面积比例逐渐变小,热岛区面积逐渐增大,强热岛区面积缓慢增大。     

应用NOAA/AVHRR资料监测土壤水分和干旱面积

利用气象卫星资料监测土壤水分及估算干旱面积的研究方法已有很多,但监测精度还有待提高。通过利用近地面温度日较差实测资料,对气象卫星反演地表温度日较差进行了订正,使得热惯量计算值更接近实际。利用订正后的卫星反演地表温度日较差计算的热惯量与地面农田实测土壤绝对湿度进行回归分析,发现0~30cm土壤水分实测值与热惯量的相关显著,50cm以下不能通过显著性检验。在GIS平台的支持下,对2004年初夏发生的干旱进行了监测,监测结果精度较高,并为干旱灾害的进一步评估打下坚实的基础。     

基于遥感参数特征空间的福建省干旱监测

归一化植被指数(NDVI)和地表温度(LST)是描述地表特征的两个重要参数,通过新型的MODIS卫星数据反演得到NDVI和LST,采用基于NDVI-IST特征空间的条件植被温度指数(VTCI)模型,对2001-2002年福建省发生的严重秋冬春连续干旱灾害进行了监测验证,并利用气象观测数据对VTCI模型临测结果进行了分析.研究结果表明:VTCI模型能够真实地反映地表水分供应状况,能较好地反映区域旱情分布和旱情发展过程,VTCI值越小表示干旱灾害越严重.当旬的VTCI平均值与前一旬的降水量有着较高的相关性,利用VTCI模型能够近实时进行干旱监测,具有较高的业务化应用前景.     

2008-2009年中国北方干旱遥感动态监测

干旱是威胁我国及世界农业发展的自然灾害之一,利用遥感技术进行干旱监测与评估已成为一种重要而有效的手段。2008年10月至2009年2月,我国北方地区出现了大面积的持续干旱,给冬小麦的生长造成了严重的影响。基于2000年至2009年Terra卫星MODIS传感器8天合成的地表反射率数据,结合地面实测土壤水分和实地调研数据,利用距平植被指数(AVI)和距平水分指数(AWI)对我国北方冬小麦主产区的干旱程度进行了分级,对干旱的发生、发展和时空变化情况进行了连续监测,得到了该时期的旱情分布结果:2008年10月份以后旱情逐渐加重,2009年1月下旬各地旱情达到了最严重的程度。研究表明,AWI对干旱的反应比AVI敏感而且准确。     

基于TM与MODIS遥感数据的农业旱情监测——以河北省为例

以河北省冬小麦种植区域为研究区,基于TM和MOD IS遥感数据,利用植被供水指数法确定了研究区旱情等级。首先,将其与遥感解译获得的冬小麦空间分布图叠加得到受灾冬小麦空间分布图;然后以1 km的距离在受灾冬小麦周围做缓冲区,并与通过人口密度模型获得的人口密度空间分布图叠加,得出受灾人口空间分布;最后基于光能利用率改进模型构建粮食产量回归统计模型,得到粮食产量。目的是从粮食产量和作物受灾影响人口两个方面对农业受干旱影响情况进行遥感监测和定量评价,以期为相关部门制定防灾、抗灾措施提供科学依据。结果表明,2004年研究区:(1)春季受灾面积小,仅占16.4%;(2)旱情较轻,以轻旱为主,占受灾面积的89%;(3)冬小麦种植面积约为23 965.0 km2,受灾面积约606.3 km2,主要位于唐山市和保定市;(4)粮食产量回归统计模型精度达到了87%,冬小麦产量约为11939247 t,单产约为498.8 t/km2。     

20世纪90年代以来主要气象灾害对我国粮食生产的影响与减灾对策

干旱、洪涝、风雹和低温四大类主要气象灾害已经成为限制我国粮食增产的主要障碍。近5年的统计结果表明，我国平均每年粮食受灾面积达0．52亿hm^2，粮食损失超过500亿kg。干旱是危害最大的灾种，每年因旱灾损失粮食占气象灾害损失粮食的57％。20世纪90年代以来旱灾的发生较以往大幅度加重。我国农业应该采取的减灾对策为：改善生态环境；加强农业基础设施建设；推广节水灌溉与旱作农业技术；加强农业减灾科学技术研究；完善农业防灾减灾体系；建立农业灾害保险与补贴机制。     

山东省的干旱化特征分析

利用山东省近50多年的农业旱灾灾情资料和降水资料，分析了干旱灾情和致灾因子的变化特征。结果指出：20世纪70年代后期以来，6—9月份西太平洋副高脊线位置偏南，山东省的汛期降水量有明显的减少趋势，导致干旱灾害的受灾面积明显增大。进入90年代以后，与1961—1976年相比，干燥度指数普遍增大，半岛东部及黄河以北地区干燥程度增大得最为明显，半岛东部、鲁东南及鲁南的大部分地区由湿润区演变成了半湿润区，而黄河以北绝大部分地区及鲁中北部、半岛西北部的局部地区则由半湿润区演变成了半干旱地区。造成干燥度变化的主要原因是降水量的变化，其次是积温的变化。     

华北中部早涝成因的分析研究

本文对北京等华北中部5站1956至1985年旱涝成因进行了分析讨论.结果表明,区域性旱涝主要是在海洋和局地土壤热状况异常作用下产生的.对华北中部而言,冬季黑潮海温与局地地温变化是引起汛期旱涝变异最重要的原因.前期下垫面热源异常对后期旱涝影响往往是通过累积的异常加热造成环流形势和系统的异常而实现的.海温与地温影响降水的机制不同,前者的影响是大尺度的,而后者的影响只是区域性的.当海温异常造成的大尺度环流变化与局地热状况都有利于降水时.洪涝更容易发生,反之易旱.     

基于MODIS数据的火点信息自动提取方法

火点自动识别是提高火灾遥感监测响应速度的关键。MODIS是第一个在仪器特征参数设计上考虑了火灾监测需求的卫星。大兴安岭地区地处草原草甸和森林交界地带,火灾频繁。以大兴安岭地区为实验区,基于马里兰大学提出的MODIS数据火灾监测算法,按照我国的地理环境和植物燃烧条件进行修正,构造了火点信息自动提取模型,形成了从图像预处理到火点自动提取的技术流程。火点信息自动提取产品有火点和异常高温点,火点提取精度达到90%以上。模型适合日间火灾监测。影响火点自动提取精度的主要是因为:图像边缘对探测值产生影响;云覆盖使辐射无法透出;烟羽的影响,使辐射降低。     

"深圳-巴彦浩特"地理样带土地利用与水旱灾害研究

在建立1990-2000年“深圳-巴彦浩特“地理样带水旱灾害数据库的基础上,结合样带1995、2000年两期的土地利用数据,分析了样带水旱灾害的区域差异,及其与样带土地利用时空格局的关系.结果表明,样带水旱灾害呈现较强的南北差异,北方以旱灾为主,南方以水灾为主;土地利用结构对样带水旱灾害有较强的影响,土地利用类型复杂的县市有较高的水旱灾害发生率,而土地利用类型单一的县市则受水旱灾害影响较小.水灾主要出现在样带南部多种土地利用类型混杂的县市,特别是城镇建设用地比例较高的地区,水灾相对更为频繁;旱灾在缺乏灌溉水源且以耕地和草地为主要土地利用类型的区域发生频率较高.