基于SPOT和NOAA数据的河北省干旱遥感监测研究

基于SPOT和NOAA数据的河北省干旱遥感监测研究

干旱是一种水量相对亏缺的自然现象。严重的干旱会变成旱灾，对人类社会的生产生活及生态环境都会造成不同程度的影响。由于研究区的地理位置、水资源短缺、降水少、蒸发多、气温高等自然原因和人口急剧增多，工农业用水量增多、生态环境的恶化等人文综合原因会经常发生干旱。本文利用1998—2007年SPOT卫星的逐旬逐月时间序列的VEGETATION NDVI数据、1999年的NOAA数据以及同期的气象数据，分析河北省近10年的植被覆盖以及干旱情况。采用SPOT的植被指数NDVI、距平植被指数AVI、条件植被指数VCI以及NOAA的TVDI对研究区的干旱进行监测。并利用了研究区121个气象站点逐年逐旬的降水、气温和蒸发量的数据所得到的气象干旱指数包括降水距平百分率指数、降水标准化变量、干燥度、相对湿润度指数等，来研究河北省干旱的等级以及受到干旱影响的地区范围。最后对几种指数进行了优缺点分析。结果表明，利用SPOT VEGETATION NDVI数据和NOAA的TVDI能够准确地监测研究区干旱情况和干旱等级程度，同时运用气象干旱指数来监测研究区干旱也是可行的。综合分析了这两类模型监测干旱的特点，对研究区的干旱起到预警作用。主要的研究结论如下： （1）本文利用了SPOT数据和NOAA数据两种遥感数据对研究区域进行干旱监测，从1999年5月下旬SPOT数据分析出的研究区干旱区域，没有1999年5月下旬NOAA数据分析出的干旱区域多，可能与研究方法有关。 （2）基于1998-2007年间SPOT遥感数据对河北省进行干旱监测，采用距平植被指数AVI和植被状态指数VCI并结合了降水距平百分率、降水标准化变量、干燥度和相对湿润度等气象数据，确定了河北省的干旱等级分布，为河北省的干旱预警和抗旱救灾提供理论依据。不同的干旱指标会导致不同的干旱结果。基于AVI的干旱分析结果，1999年5月下旬张家口的发生干旱范围较多，是属于轻旱，邯郸邢台石家庄的西部、沧州、唐山中部也是轻旱，唐山的最南部属于中旱。基于VCI的干旱分析结果，1999年5月下旬张家口最北部和中部的一部分地区都出现了中旱。沧州东部、唐山中部和秦皇岛南部还是轻旱。 （3）利用1999年的NOAA遥感数据，经过几何校正和预处理等工作，利用了局地分裂窗算法和公式来计算出温度植被指数TVDI，进而确定干旱的等级，从而确定河北省1999年的干旱等级分布。河北省西北部的张家口地区基本是属于轻旱的，廊坊、沧州、衡水一带是属于轻旱，沧州的最东部有一小部分区域是属于中旱的，在研究区中部也有部分区域是轻旱的，整个研究区域发生轻旱的区域明显比利用SPOT数据分析出的干旱地区多。 （4）基于NOAA遥感数据的植被指数和陆地地表温度所构造的NDVI-Ts特征空间方法适用于大区域的干旱监测，是一种监测干旱的有效指标。这种方法能够降低植被对干旱监测的干扰，从而提高干旱监测精度。从研究结果看，1999年5月下旬研究区的西北，东部和东南部发生轻旱，且范围较大，这和降水有一定的关系。1999年的降水是这10年间最少的。并利用1999年5月下旬的气象站点土壤湿度数据对TVDI进行验证，结果表明土壤湿度与TVDI呈显著的负相关性，用其评价干旱是合理的。