地表温度-植被指数特征空间干旱监测方法的改进

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1、万方数据第26卷2010年第9期9月农业工程学报TransactionsoftheCSAEV．01．26NO．9Sep．2010243地表温度一植被指数特征空间干旱监测方法的改进于敏1，高玉中(1．黑龙江省气象局，哈尔滨150001；2．1，张洪玲2黑龙江省气候中心，哈尔滨150030)摘要："Is-NDVI特征空间干旱监测方法易受地表及卫星观测状态的影响，干、湿边不稳定，该文提出了用多年同期卫星观测数据改进的方法，首先，针对某观测期，分别构建每年的仅基于当年卫星数据的单一。时段特征空间，然后，分别用最人、最小值合成法，在已构

2、建的各年单一时段特征空间的干、湿边中提取不同植被指数应对的最大、最小地表温度，合成各年通用的Ts．NDVI特征空间的干、湿边。用TERRA．MODIS数据、降水量及SPI进行试验和验证，表明该改进方法不改变像素的实际观测值，不依赖地面辅助数据，增强了Ts．NDVI特征空间的稳定性，比改进前特征空间能更准确的反映地表干湿状态，与监测同期及前期总体降水都密切相关。关键词：卫星遥感，干旱监测，"Is．NDVI特征空间改进，VTCI，SPIdoi：10．3969／j．issn．1002—6819．2010．09．040中图分类号：P4

3、07．4，P429文献标志码：A文章编号：1002-6819(2010)一09--0243—08于敏，高玉中，张洪玲．地表温度一植被指数特征空间干旱监测方法的改进[J]．农业工程学报，2010，26(9)：243--250．YuMin，C-aoYuzhong，ZhangHongling，eta1．ImprovementofTs-NDVIspacemethodindroughtmonitoring[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(9)：243--250．(haChinese、ⅣithEnglis

4、habstract)0引言1研究方法干旱作为一种频发的自然现象，给全球经济造成了巨大的损失，它对人类的影响远远超过其他自然灾害【11。统计表明，全球每年因干旱造成的经济损失可达60～80亿美元【21，且在全球变暖的气候背景下，极端干旱的面积不断扩大【31，中国北方干旱化也正在加剧【44J。表征干旱的方法和因子很多，从监测手段看，主要有基于气象、水文数据的地面观测、模式模拟睁引，及基于遥感的空间监测【9。¨。其中，卫星遥感是快速获取陆地表面分布式信息的重要手段，其空间代表性好，时间连续性强，时效性高，基于卫星光谱信息的特征空间方

5、法综合植被指数和地表温度(Ts．NDⅥ)信息反映土壤湿度状况，具有明确的生物物理意义，应用广泛。但该方法容易受到监测期内地表湿度、植被覆盖和卫星观测状态的影响，导致干、湿边不稳定，监测误差较大。对此，孙威等112]用多年同期卫星观测数据，形成两幅新的分别由每个像素的最大值和最小值组成的卫星图像，在此基础上提取Ts．NDvI特征空间的干边和湿边，但这种方法是基于NOAA．AVHRR数据提出的。本文基于Terra．MODIS(中分辨率成像光谱仪，MODerate—resolutionImagingSpectroradiometer

6、)数据，使用新的合成方法，对传统的仅基于观测期单一时段卫星数据的Ts-NDVI特征空间进行了改进，为了区别，称之为通用Ts-NDVI特征空间方法(generalTs．NDVIspace)。1．1Ts．NDⅥ特征空间研究表明，卫星遥感植被指数(肋V／)和地表温度(LST)之间存在负相关关系[13-14】，当研究区地表覆盖满足从裸士到完全植被覆盖等各种覆盖条件、土壤湿度满足从完全干旱到田间持水量的各种湿度条件时，地表温度和植被指数的散点图呈三角形【l}17j，即Ts-NDVI特征空间(图1)。图1中A和B点分别代表干裸土和饱和湿度

7、的裸土，C点代表稠密冠层，其蒸腾从最大到无，AC为特征空间干边，由从裸土到完全植被覆盖条件下，各植被指数对应的最大地表温度组成，干边附近土壤湿度最小，地表无蒸散，BC为湿边，由各植被指数对应的最小地表温度组成，其土壤湿度最大，地表蒸散接近潜在蒸散。p爸收稿日期：2009．12-03修订日期：2010-．09-09O基金项目：国家自然科学基金(50376031)作者简介：于敏(1975一)，女，黑龙江哈尔滨人，高级工程师．博士。大气物理与大气环境。哈尔滨黑龙江省气象局，150001。Email．．yy629@sina．COInN

8、Dvl图1Ts．NDVI特征空间(Price[15】)Fig．1"Is．NDVIspace(fromPrice[％无蒸脯最大燕脯万方数据农业工程学报2010定1．2通用Ts．NDVI特征空间方法如果观测期内地表覆盖不满足从裸士到完伞植被覆盖的各种覆盖范围，地表湿度不满足从无蒸