基于MODIS/FY-3 VIRR遥感数据的藏北地区干旱遥感监测方法研究

Drought is one of the most significant meteorological disasters that threaten agriculture in Tibet. Occurring every year and varying in extent, drought in Tibet brings serious influence to living of Tibet farmer and herdsman. In this project,the retrieved Enhanced Vegitation Index (EVI) and Land Surface Temperature (TS) products from MODIS, combined with FY-3 VIRR products, are used to determine the dry edge and wete edge parameters of EVI-TS triangular feature space, to construct the TVDI based on EVI-TS, leading to a set of drought evaluation indices and methods which is suitable to Tibet, integrated with the climate and soil characters of north Tibet. The TVDI index is validated with in-situ measurements by apparatuses of soil moisture meter. The uncertainty is analyzed through Monte-Carlo technique, in order to precisely estimate and calculate the drought area in northern Tibet in spring and summer from 2009 to 2016.

干旱是西藏最严重的农业气象灾害之一，每年都有不同程度的发生，对西藏农牧民的生产生活产生较大的影响。本项目拟以MODIS反演的EVI及TS遥感产品为数据基础，结合FY－3卫星可见光红外扫描辐射计(VIRR)相关产品，研究EVI-TS三角形特征空间之干边、湿边参数的确定方法，构建基于EVI-TS特征空间的温度植被干旱指数（TVDI），结合藏北地区特有的气候和土壤特性，确定适应于藏北地区的干旱评价指标及方法。利用土壤水分仪、便携式土壤水分速测仪、土壤水分记录仪等仪器对所构建的基于EVI-TS特征空间的TVDI指数进行验证，并基于蒙特卡洛方法进行不确定性分析，以准确估算近八年（2009-2016年）藏北地区春、夏两季的旱灾面积。

干旱是水量相对亏缺的一种自然现象，是全球气候变化研究中的热点问题。藏北地区是我国气候条件最为恶劣、生态环境极为脆弱的典型区域。该区为典型的温带大陆性气候，干旱气候特征明显。农牧业是藏北地区的主要生产方式，干旱对农牧业的发展形成了严重的影响。但该地区气象站点稀少，实测数据稀少。因此，很难及时取得土壤水分情况以为农牧业发展提供信息支撑。TVDI遥感监测干旱方法为实时地动态监测藏北地区干旱提供了可能。.项目主要基于EOS MODIS、FY-3A VIRR和FY-3B MWRI遥感影像数据以及气象站点的观测数据，结合野外土壤水分、植被光谱等调查数据，开展了藏北地区干旱遥感监测和地表土壤水分的估算研究。项目开展的主要工作及成果如下：1、采用TVDI指数法，利用MODIS产品数据对藏北地区2001年以来的旱情进行了动态监测，并采用模糊数学法建立了MODIS TVDI干旱等级监测的划分标准，为藏北地区不同时间尺度的干旱监测提供数据支持，也为藏北地区大范围、动态监测旱情及评估旱情等级提供了可靠的方法和标准。考虑气候区的差异，依据MODIS产品数据获得的TVDIE反演结果，半湿润区无旱、轻旱、中旱、重旱4个等级的划分标准依次为（0-0.3518）、（0.3518-0.5419）、（0.5419-0.6807）、（0.6807-1），半干旱区各等级的划分标准依次为（0-0.6021）、（0.6021-0.7452）、（0.7452-0.8315）、（0.8315-1）。2、以FY-3A VIRR数据为基础，采用TVDI指数法和模糊数学的方法实现了藏北地区的干旱动态监测和干旱等级划分标准的建立，丰富了藏北地区干旱监测的方法和数据支持，也为我国国产FY-3卫星数据的推广应用提供了实证资料。基于FY-3A/VIRR TVDI指数，半湿润区无旱、轻旱、中旱、重旱4个等级的划分标准依次为（0-0.3931）、（0.3931-0.5134）、（0.5134-0.7074）、（0.7074-1），半干旱区各等级的划分标准依次为（0-0.6021）、（0.6021-0.7182）、（0.7182-0.8451）、（0.8451-1）。3、基于多源遥感数据，分别采用植被指数法和光学与微波数据协同的经验模型2种方法进行了藏北地区地表土壤水分估算方法的探索，为评估大范围的地表土壤水分状况提供了数据支持。