干旱遥感监测方法及其应用发展2015
基于遥感的干旱监测方法研究进展
基于遥感的干旱监测方法研究进展1. 引言1.1 研究背景干旱是全球性气候变化的重要表现之一，对农业生产、生态环境和社会经济发展都具有重要影响。
随着遥感技术的不断发展，基于遥感的干旱监测方法成为研究热点之一。
遥感技术可以实现对大范围地表信息的快速获取，为干旱监测提供了有效手段。
研究人员通过分析遥感影像中的植被指数、地表温度等参数，可以实现对干旱的实时监测和评估。
遥感技术还可以结合地理信息系统(GIS)、数据挖掘等技术，实现对干旱灾害的空间分布和趋势分析，为干旱防灾减灾提供科学依据。
基于遥感的干旱监测方法对于加强对干旱灾害的监测和预警具有重要意义。
本文将综述基于遥感的干旱监测方法的研究进展，探讨遥感技术在干旱监测中的应用、干旱监测指标的选取、遥感数据源的选择以及遥感技术在干旱监测中的优势和挑战。
1.2 研究目的研究目的是为了深入探究基于遥感的干旱监测方法在实践中的应用情况，分析其在干旱监测中的优势和挑战，为进一步提升干旱监测的准确性和效率提供理论基础和技术支持。
通过对遥感技术在干旱监测中的应用案例进行梳理和总结，进一步完善干旱监测指标体系，探讨遥感数据源的选择与利用方式，为科研工作者和决策者提供更为全面的干旱监测方法和技术支持。
同时，研究具有指导干旱监测工作实践的重要意义，可以为相关政府部门、科研机构和农业生产单位提供科学依据，指导他们更加科学、有效地进行干旱监测和应对工作，促进农业生产和生态环境保护的可持续发展。
1.3 意义干旱是一种常见的自然灾害，对农业生产、生态环境和人类社会都造成了严重影响。
开展有效的干旱监测工作具有重要的意义。
基于遥感的干旱监测方法能够实现对大范围区域的实时监测和评估，为干旱灾害的预警和应对提供了重要依据。
遥感技术还可以提供丰富的地表信息，为干旱监测和评估提供了更为全面的数据支持。
通过引入遥感技术，还可以实现干旱监测工作的自动化和精细化，提高监测的准确性和时效性。
基于遥感的干旱监测方法具有重要的实践意义和科学价值，对于提高我国干旱监测水平、加强干旱灾害防治工作具有重要的推动作用。
基于遥感技术旱涝灾害监测新方法
基于遥感技术旱涝灾害监测新方法一、遥感技术概述遥感技术是一种通过非接触的方式获取地球表面信息的技术手段。
随着科学技术的不断进步，遥感技术已广泛应用于农业、林业、城市规划、环境监测等多个领域。
特别是在自然灾害监测领域，遥感技术以其快速、准确、实时的特点，成为监测旱涝灾害的重要工具。
1.1 遥感技术的核心特性遥感技术的核心特性主要体现在以下几个方面：- 空间覆盖范围广：遥感技术可以覆盖大范围的地表区域，不受地形和气候条件的限制。
- 信息获取速度快：遥感技术能够在短时间内获取大量地表信息，为灾害监测提供及时的数据支持。
- 多时相观测：遥感技术可以进行连续的时相观测，有助于分析灾害的发展趋势。
- 多光谱分析：遥感技术通过不同波段的光谱分析，可以获取地表的多种物理和生物特性。
1.2 遥感技术的应用场景遥感技术在旱涝灾害监测中的应用场景主要包括：- 旱情监测：通过分析地表植被指数、土壤湿度等指标，评估旱情的严重程度。
- 洪水监测：利用遥感技术监测水体面积的变化，判断洪水的发生和扩散情况。
- 灾害预警：结合气象数据和地表信息，预测旱涝灾害的发生，为防灾减灾提供决策支持。
二、基于遥感技术的旱涝灾害监测方法基于遥感技术的旱涝灾害监测方法，是利用遥感数据进行灾害特征提取、分析和预警的过程。
这些方法包括但不限于以下几种：2.1 地表温度反演地表温度是旱涝灾害监测的重要指标之一。
通过遥感数据反演地表温度，可以评估地表的热状况，进而判断旱涝灾害的发生。
2.2 植被指数分析植被指数（如归一化植被指数NDVI）可以反映植被的生长状况和健康状况。
在旱涝灾害监测中，植被指数的变化可以作为旱情和涝情的指示。
2.3 土壤湿度监测土壤湿度是旱涝灾害监测的另一个关键指标。
利用遥感技术监测土壤湿度，可以评估旱情和涝情对土壤的影响。
2.4 水体面积变化监测水体面积的变化是洪水发生和扩散的直接表现。
通过遥感技术监测水体面积的变化，可以及时了解洪水的动态。
国外遥感技术应用于土地利用变化监测研究的典型案例
国外遥感技术应用于土地利用变化监测研究的典型案例引言：土地利用变化对环境、生态系统以及人类社会都具有重要影响。
因此，准确监测土地利用变化并了解其驱动因素对于保护和管理土地资源具有重要意义。
在这一领域，遥感技术被广泛应用于土地利用变化的监测和研究。
本文将介绍国外一些典型案例，展示了遥感技术在土地利用变化监测中的应用。
案例一：巴西亚马逊雨林的森林覆盖监测巴西亚马逊雨林是世界上最大的热带雨林之一，其森林覆盖的变化对全球生态系统具有重要影响。
利用遥感技术，科学家们能够准确监测亚马逊雨林的森林覆盖变化。
通过使用卫星图像，结合高分辨率影像和遥感数据，他们能够识别并定量计算森林砍伐的面积以及其变化趋势。
这种监测技术帮助巴西政府和环保组织制定保护亚马逊雨林的政策，并提供了数据支持。
案例二：美国内华达州的干旱监测内华达州位于美国西部，干旱是该地区面临的主要环境问题之一。
利用遥感技术，科学家们能够监测该地区土地利用的变化趋势，并提供关于干旱的数据支持。
通过遥感图像的分析，他们可以识别植被覆盖的变化，并评估干旱对农业和生态系统的影响。
这些监测数据为内华达州的水资源管理和干旱缓解措施的制定提供了重要依据。
案例三：澳大利亚黄金海岸的城市扩展监测澳大利亚黄金海岸是一个快速发展的城市，土地利用变化对城市规划和环境管理具有重要影响。
利用遥感技术，科学家们能够监测黄金海岸的城市扩展趋势，并预测未来的土地利用改变。
通过分析卫星图像，他们可以识别城市化区域的扩张，评估城市发展对自然资源的消耗情况，并为城市规划提供科学参考。
结论：国外的典型案例表明，遥感技术在土地利用变化监测中发挥了重要作用。
通过利用遥感数据和高分辨率影像，科学家们能够准确识别和量化土地利用的变化趋势。
这些监测数据为政府和环保组织制定相关政策和管理措施提供了科学依据。
未来，随着遥感技术的不断发展和创新，我们可以期待更多典型案例的涌现，为土地利用变化的管理和保护提供更全面的数据支持。
(完整版)遥感应用
干旱等灾害的监测干旱及监测由于从植被指数反演出的地表绿度与植物的生长状态及其密度密切相关，因此，植被指数可用于监测对作物生长不利的环境条件，尤其是对在干旱环境的监测。
植物冠层温度升高是植物受到水分胁迫和干旱发生的最初表征。
因此，土地表面温度可用于干旱监测。
距平植被指数A VI ：分析NDVI 的变化与短期的气候变化之间的关系A VI 作为监测干旱的一种方法，它以某一地点某一时期多年的NDVI 平均值为背景值，用当年该时期的NDVI 值减去背景值，即可计算出A VI 的变化范围，即NDVI 的正、负距平值。
正距平反映植被生长较一般年份好，负距平表示植被生长较一般年份差。
一般而言，距平植被指数为-0.1~-0.2表示旱情出现，-0.3~-0.6表示旱情严重。
条件植被指数 VCIVCI 的缺点是未考虑白天的气象条件如净辐射、风速、湿度等对热红外遥感的影响及土地表面温度的季节性变化 条件温度指数TCI 强调了温度与植物生长的关系，即高温对植物生长不利归一化温度指数 条件植被温度指数雷达土壤水探测水的介电常数和干土介电常数有很大的差别，水的介电常数大约为80，而干土介电常数仅为3左右。
一般土壤可以看成是水和干土的混合，因而土壤的介电常数会随着土壤含水量的增大而增大。
并且，电磁波散射模型已表明雷达回波的后向散射系数直接受土壤介电常数的影响。
这就构成了微波遥感探测土壤湿度的物理基础。
雷达土壤水探测的优势：（1）雷达土壤水探测的优势主要体现在微波遥感不受光照、云雾等天气条件的影响，具有全天时、全天候工作的特点。
（2）特别是长波段微波能够穿透植被，并对土壤具有一定的穿透能力。
土壤水反演通过统计后向散射系数与土壤水分之间的关系，确定土壤水分预测的经验方程。
水平、垂直同极化后向散射系数有很高的相关性，相关系数达到0.904；同时，从两个极化数据的回归线来看，整体上裸土的水平同极化后向散射系数略小于垂直同极化后向散射系数20cm 深土壤含水量和后向散射系数的散点图，裸土后向散射系数与土壤含水量正相关，后向散射系数对土壤含水量较敏感。
灾害遥感新应用案例
灾害遥感新应用案例灾害遥感是指利用遥感技术获取、处理和分析灾害相关数据的一种方法。
随着遥感技术的不断发展，灾害遥感在各个领域得到了广泛应用。
下面是一些灾害遥感新应用案例的列举。
1. 洪水监测与预警：利用遥感技术可以实时监测水位变化、河流漫滩等信息，结合地理信息系统，提供准确的洪水预警，帮助人们及时采取避险措施，减少洪水灾害的损失。
2. 地震灾害评估：通过遥感技术可以获取地表形变、地震破裂带等信息，结合地震监测数据，对地震灾害的范围、强度等进行快速评估，为救援和灾后重建提供科学依据。
3. 森林火灾监测：利用遥感技术可以实时监测森林火灾的扩展情况、火势强度等信息，通过火灾热点图和火线边界图，为灭火行动提供指导，减少火灾对生态环境和人民财产的损失。
4. 干旱监测与预警：通过遥感技术可以获取植被覆盖度、土壤湿度等信息，结合气象数据，实现对干旱情况的监测与预警，为农业生产和水资源管理提供科学支持。
5. 风暴潮灾害预测：利用遥感技术可以获取海洋表面高度、风场、气象条件等数据，结合海洋模型和数值模拟，实现对风暴潮灾害的预测，为海岸防护和人员疏散提供准确的预警信息。
6. 地质灾害监测：利用遥感技术可以获取地表形变、地质构造等信息，结合地质勘探数据，实现对地质灾害（如滑坡、泥石流等）的监测与预警，为地质灾害防治提供科学依据。
7. 灾后重建规划：利用遥感技术可以获取灾区的土地利用、建筑物破坏程度等信息，结合地理信息系统和遥感影像解译，实现对灾后重建的规划和设计，为灾区的恢复与发展提供科学指导。
8. 水质污染监测：通过遥感技术可以获取水体叶绿素浓度、水色指数等信息，结合水质监测数据，实现对水质污染的监测与评估，为水环境保护和污染治理提供科学依据。
9. 农作物病虫害监测：利用遥感技术可以获取农田植被指数、植被叶面积指数等信息，结合农业信息系统，实现对农作物病虫害的监测与预警，为农业生产提供科学支持。
10. 城市地质灾害风险评估：通过遥感技术可以获取城市地表沉降、地面变形等信息，结合地下管网和地质构造数据，实现对城市地质灾害（如地下水位下降、地基沉降等）的风险评估，为城市规划和建设提供科学依据。
干旱等农业灾害遥感监测PPT课件
地理信息工程系 2020年11月13日星期五
干旱及监测
干旱是一种潜在的自然现象，它的发生过程复杂，通常 表现为一种缓慢的自然灾害。干旱发生于全球所有的气 候带，但其在不同气候带的表现形式不同，因而导致了 至今还没有一个适用于任何条件下的定义。 干旱的定义划分为4种基本的定义类型，即气象干旱、 农业干旱、水文干旱和社会经济干旱。
GPS点位数据
地面实测土壤水数据
探讨后向散射系数与土壤水之间关系
土壤水分监测流程图
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试验数据简介
研究区概况 试验区位于北京市昌平、顺义和通县三个区。地处东 经115º58´－116º50´北纬39º30´－40º33´，海拔高度在30－60米。区 内主要土地类型有农田、林地、果园及水体等，农田的主要类型有 小麦地、苜蓿地和裸地。研究区农田地势平坦，起伏较小。 卫星数据概况 采用的雷达数据为ENVISAT-ASAR。卫星轨道高度 为800公里，过境周期为35天。根据试验目的选择了分辨率为30米、 极化方式为HH/VV、观测角为IS7(42.5°～ 45.2°)的Alternating Polarisation工作模式 地面试验 安排在3月24日上午，冬小麦正处于返青初期，覆盖度较 低，大约为0.2左右。试验内容包括土壤含水量测量、小麦覆盖度测 量及测点GPS定位、数字照片的拍摄。试验时天气晴朗，获取的数 据精度较高。
式中
LSTNDV.m Ii axabNDVi I LSTNDV.m Ii ina'b'NDVi I
干旱监测（植被指数-地表温度）
条件植被温度指数（VTCI）
物 理 意 义
干旱监测
VTCI：多时段
对比分析
2005年
AVI TCI
干旱遥感监测中不同指数方法的比较研究
干旱遥感监测中不同指数方法的比较研究胡荣辰1,朱宝1,孙佳丽23 (1.江苏省气象局,江苏南京210008;2.南京信息工程大学,江苏南京210044)摘要 干旱是主要的气象灾害之一,严重危害农业生产,及时准确地了解干旱信息具有重要意义。
目前卫星遥感技术已成为干旱监测的重要手段之一。
比较了干旱遥感监测中几种不同的指数方法,旨在为抗旱救灾提供参考。
关键词 干旱;遥感;指数方法中图分类号 S127 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2009)17-08289-03Comp arative Study on Different I ndex M ethods in R emote Sensing Monitoring of Drought HU R ong 2chen et al (M eteorological Bureau of Jiangsu Province ,Nanjing ,Jiangsu 210008)Abstract Drought is one of m ain m eteorological disasters that seriously endangers the agricultural production.T herefore ,to understand drought in form a 2tion prom ptly and accurately has the im portant m eaning.S atellite rem ote sensing has becom ing one of the im portant tools to m onitor the drought.S everal different index m eth ods in the rem ote sensing m onitoring of drought were com pared ,in order to provide reference for drought relief.K ey w ords Drought ;Rem ote sensing ;Index m eth ods作者简介 胡荣辰(1985-),男,江苏扬州人,助理工程师,从事环境遥感研究。
遥感干旱监测方法
遥感干旱监测方法翟光耀;杨国范;王玉成【摘要】系统地论述目前国内外干旱遥感监测主要方法,包括土壤含水量的遥感反演法、热惯量法、冠层温度法、植被指数法、微波遥感法等,分析各监测方法的理论基础以及发展状况,以期推动我国干旱遥感监测的发展.【期刊名称】《农业科技与装备》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】3页(P42-43,46)【关键词】干旱监测;土壤水分;遥感;热惯量;植被指数【作者】翟光耀;杨国范;王玉成【作者单位】沈阳农业大学水利学院,沈阳110866;沈阳农业大学水利学院,沈阳110866;辽宁省防汛抗旱指挥部办公室,沈阳110866【正文语种】中文【中图分类】X171.1干旱是指由水分收支或供求不平衡所引起的水分短缺现象。
干旱每年都会给人类社会特别是农业生产造成巨大经济损失。
近年来，随着人口不断增长和经济社会快速发展，干旱带来的危害日趋严重。
马柱国和符淙斌在研究我国北方干旱化的基础上认为，西北东部、华北和东北地区的干旱化程度逐年增大，其中东北地区增幅最大。
加强干旱监测与预报是增强抗旱工作主动性和提高防灾减灾能力的一个重要环节。
利用遥感手段对干旱进行监测，具有大范围、宏观、动态监测的优势，是国内外监测大范围干旱灾害的首选方法。
从常用的监测方法角度出发，分析各监测方法的理论基础和发展过程，以期为我国干旱遥感监测提供参考。
1 热惯量法热惯量是物质对温度变化热反应的一种量度。
水分有较大的热容量和热传导率，能使较湿的土壤具有较大的热惯量，而这一热惯量可由光学遥感监测地表温度的变化获得。
卫星监测可以提供1 d内土壤的最高温度和最低温度，并通过模型算出土壤含水量。
热惯量的模型原理为：土壤热惯量是土壤的一种热特性，是引起土壤表层温度变化的内在因素之一，其与土壤含水量密切相关，影响土壤温度日较差。
Watson等首次提出用地表温度日较差推算热惯量的简单模式，并应用于热模型与地质研究；Kahle提出表观热惯量（Apparent Thermal Inertia，ATI）的概念。
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归一化差值水分指数（NDWI），其形式与NDVI类似，但
引入了短波红外波段，因而能更有效地提取植被冠层的水 分含量，在植被冠层受水分胁迫时，NDWI指数更能及时 地响应
ρＮＩＲ是近红外波段的反射率， ρＳＷＩＲ为短波红外波段的反射率。
NDWI与植被的冠层含水量有很好的相关性，并能在不 同湿度的草地呈现出较强的层次感，反映出植物体内水分 信息的细微差异。但是，NDWI并不适用于作物生长前 期或植被覆盖度较低情况下的旱情监测。而且，NDWI 对旱情的反应也有一定的滞后性，因为作物冠层水分的变 化有一个过程，发生旱情时叶片的水分不一定就会有大的 变化，有充足的水分时，叶片水分也不一定就能达到饱。
干旱遥感监测方法及其应用发展
相比于其他的自然灾害，旱灾具有自己的特点： （１）形成缓慢，持续时间长，发生和结束难以判断； （２）对不同对象的影响方式不同，例如，对农作物会导致
农作物枯萎，而对动物会导致饮水困难； （３）空间分布范围上难以界定； （４）水利设施和社会经济等因素决定了影响的严重程度； （５）具有时间对比性，历史记录的比较对判定有很大的影
归一化植被指数
归一化植被指数（ＮＤＶＩ）是表征植被绿度的最常用指数
植被生长好时， NDVI值较大，而干旱导致植被缺水时，NDVI 会降低，从而NDVI的波动可以用于表征指示干旱程度，Ｒouse最 早将归一化植被指数用于美国中部大草原地区的植被季节性干旱监 测。归一化植被指数在不同区域、不同植被类型其可比性较差，因 而仅把ＮＤＶＩ作为旱情指标，可能会导致较大的不准确性，而且 ＮＤＶＩ对于降水的响应具有明显的时间滞后性,这显然不能及时 捕捉旱情的发生和结束景况。
响； （６）影响具有滞后性，如一定时间后爆发粮食危机等。
干旱遥感监测方法与应用分析
裸土地表类型的监测方法 1.热惯量法 2.微波法及其模型 植被覆盖地表类型的监测方法 1.基于反射率的植被指数法 2.地表辐射的植被指数法 3.其他指数模型
基于反射率的植被指数法
常用的干旱遥感监测植被指数有： 归一化植被指数（NDVI） 距平植被指数（AVI） 条件植被指数（VCI） 归一化差值水分指数（NDWI） 归一化干旱指数（NDDI） 植被供水指数 这些指数是由可见光、近红外、短波红外波段进行线 性或非线性组合得到。
数据分析
光谱参数选择 干旱参数选择 光谱与干旱参数相关关系分析 建立模型 模型检验（地面数据检验，大田遥感检验）
条件植被指数
条件植被指数（VCI）表示年度NDVI波动的相 对偏差
NDVIMAX、 NDVIMIN为最大、最小NDVI值。 VCI指数可以反映出NDVI指数因气候变化的影响而产生的 变化，可指示大范围干旱状况，尤其适合于低纬度（＜ 50°）地区的干旱监测。但是，物候的变化也会造成VCI 的差异，因而只适用于物候期比较平稳的植被生长的中后 期或者常绿植被。
距平植被指数
距平植被指数（AVI）为某年NDVI值与多年平均NDVI值 的偏离值， AVI ＝ NDVIｉ－ NDVIＡ NDVIｉ为某一年某一时期ＮＤＶＩ的值， NDVIＡ为同期多年ＮＤＶＩ的平均值。 如果AVI的值大于０，表明植被生长较一般年份好； 如果AVI的值小于０，表明植被生长较一般年份差。 这种相对偏差的方法消除了植被空间上的差异，但与 降水响应的滞后性仍然存在。
玉米水分利用效率研究
抗旱系数(Chionoy1962) Dc=水分胁迫下的平均产量(YD)/非水分胁迫
下的平均产量(YP) 抗旱指数(兰巨生1990): D=(Ya/Ym)x(Ya/Ya*) Ya.Ym.Ya*分别表示基因型旱地产星,水浇地
产量和鉴定试验中供鉴基因型在旱地产量yna)x(Yn/Yta) Yn,Yna,Yta分别表示某品种当前水分下的产量, 所有品种各个水分条件下的平均产量和所有品 种在当前水分条件下的平均产量
Ts为植被冠层温度，NDVI为归一化植被 指数。 植被冠层温度随植被指数变化的直线斜率是反 映土壤湿度的理想指标,利用这一指标，可建 立VSWI和地面干旱指数之间的回归方程， 来确定某一区域的干旱的面积
植被供水指数法的应用有几个必须条件， 首先，此模型方法适用于植被覆盖度高的地区。 其次，受土壤的物理参数，以及植被的生理特点影 响，如植被叶片气孔的开闭、土壤含水量的滞后效 应，光照及植被种类等。 第三，由于温度的变化具有明显的季节性和波动较 大，不同时期、不同地区的供水指数与土壤含水量的 关系，不具有普遍意义，必须积累长期的遥感资料进 行对比分析
植被供水指数
植被供水指数（VSWI）。 植物的冠层的气孔在植物缺水的压迫下，会关闭气孔 防止水分的蒸发，这也同时导致了植物冠层温度的升 高。在水分充足时，植被指数和冠层温度都保持在一 定范围内，如出现旱情，植被指数会降低，同时植被 冠层缺水，其温度也会因气孔被迫关闭而升高，以此 原理得出植被供水指数。供水指数越小，指示旱情越 严重
归一化干旱指数
归一化干旱指数（NDDI）是NDVI和NDWI的组合
NDDI指数有较好的普适性，不仅适用于植被茂盛 的地区，在植被稀少地区也同样适用，同时适用于整 个植被的生长期。 另外，通过组合不同的光谱波段，提出了更多、更复 杂地表状态的植被指数，如归一化多波段干旱指数Ｎ ＭＤＩ，是利用ＭＯＤＩＳ传感器的２、６、７这３ 个波段数据建立的指数模型