基于GIS的干旱遥感监测及定量评估系统

过分析双曲函数、幂函数、负指数函数、直线函数、指数函数、
对数函数及Ｓ型曲线函数７种函数的不同拟合，找到最适合
函数。
２．５干旱等级划分 在ＡＲＣＧＩＳ平台上，根据不同区域干
旱监测模型的监测指标对转换后卫星数据进行分类和提取，
生成各区域干旱等级监测图。在此基础上，利用空间分析中 栅格数据计算功能的Ｍｏｓａｉｃ函数，对再分类后各分区灾害数
摘要尝试依托ＧＩＳ技术，利用ＶＢＡ及ＡｒｅＯｂｊｅｅｔｓ建立干旱监测评估系统。通过对辽宁省再分区。不同区域分别建立干旱遥感监测模
型，进行辽宁省干旱灾害监测。同时，结合高程数据和土地利用等地理信息系统数据，通过调用不同作物、不同等级的灾损系数进行干
旱定量评估的探索。
关键词干旱；遥感监测；定量评估
中图分类号Ｐ２３７
安徽农业科学。Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｎｈｕｉ—Ⅷ．Ｓｃｉ．２００９，３７（２６）：１２６２６—１２６２７，１２６８３
责任编辑金琼琼责任校对杨莉
基于ＧＩＳ的干旱遥感监测及定量评估系统
冯锐１，张玉书１，纪瑞鹏１，武晋雯１，陈鹏狮１，孙龙或２
（Ｉ．中国气象局沈阳大气环境研究所，辽宁沈阳１１００１６；２．辽宁省沈阳市气象局，辽宁沈阳１１０１６８）
的省甜２１。
卫星遥感信息由于具有时效高、监测范围广的特点，非 常适用于环境变化以及大范围自然灾害的动态监测¨－４１。 因此，利用卫星数据进行大面积ｆ旱监测及评估是切实可行 的。随着ＥＯＳ卫星的升空，其携带的ＭＯＤＩＳ传感器相对于 ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ传感器具有更高的空间分辨率、精确定位、数 据采集在轨定标等特点，使得其在干旱监测中具有突出的优 势。地理信息系统（ＧＩＳ）是管理空间信息的计算机系统”ｏ， 在农业气象灾害研究中得到了广泛的关注和应用。此外，近 年来，损失评估作为灾害学研究的一个重要部分越来越受到 重视，随着各种理论和技术手段的发展，损失评估也由传统 的定性分析发展为定量分析。 ｌ干旱监测评估数据库
作为干旱监测评估的基础，其数据库的数据收集、整理 是至关重要的，一个数据全面、准确、连续的数据库是研究和 开展干旱监测及评估服务工作的保障。在进行干旱监测评 估时主要通过分析卫星资料，并将其与地面观测资料进行分 析，制定不同干旱监测模型及指标，通过对卫星数据的格式 转换在ＧＩＳ的背景数据基础上进行干旱动态监测及评估。 因此，在建立数据库时既需要考虑卫星数据和地面观测数 据，又要考虑各灾害监测模型的指标及评估的相关数据，同 时还需要结合土地利用、高程等地理信息系统数据。在实际 的研究和业务应用中，笔者收集整理了辽宁省遥感、作物发
万方数据
图２作物受灾信息提取丽程 Ｆｉｇ．２ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｆｌｏｗ ｏｆ ｃｒｏｐ ａｆｆｉｉｃｔａｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ３．２作物受灾面积估算 在作物受灾信息提取的基础上， 进行不同作物不同受灾等级面积统计。算法如下：
Ｂｅｇｉｎ
调入不同作物受灾分布图ＧＲＩＤ文件 Ｗｈｉｌｅ ＧＲＩＤ文件读取合法ｄｏ
期的卫星数据，根据热惯量方法和植被供水指数方法进行遥
感数据反演，将其与地面土壤湿度实测值进行对比分析，分
区域建立干旱程度与遥感指数的关系模型和定量判别指标。
其基本的思路是利用各观测台站的土壤含水量数据与其对
应像元为中心的周围相邻３×３像元矩阵的卫星反演数据平
均值进行回归分析，获得回归方程。在进行回归分析时，通
干旱是我国农业最主要的自然灾害之一，已成为对我国 农业生产影响最严重的气象灾害。与其他自然灾害相比，其 出现的频率最高、持续时间最长、影响的范同最大，对农业生 产的直接损失也最重…。辽宁属半干旱气候农业区，由于自 然环境和大气环流等因素的影响，每年的降水量分布存在着 较大的差异，是一个农业干旱灾害频发、危害严重、损失巨大
杜绝对自然资源“垦、采、挖”的盲目无序破坏行为，推行自然
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项系统、长远的工程，所涉及的问题更是头绪万千。但在遵
资源的有偿利用和生态补偿制度，促使自然资源的循环利用
循自然规律的前提下和在科学发展观的指导下，人为活动的
和产业化发展，实现生态价值的最大化¨…。
因素是可控制和逆转的，有针对性地制定切实有效的保护、
读取Ｐｏｌｙｇｏｎ多边形作物类型、多边形面积属性 Ｓｗｉｔｃｈ Ｐｏｌｙｇｏｎ．作物类型
Ｃａｓｅ面积计算作物项１：多边形面积加入作物项 １受灾面积
Ｃａｓｅ面积计算作物项２：多边形面积加入作物项 ２受灾面积
Ｃａｓｅ······ Ｅｎｄ Ｓｗｉｔｃｈ Ｅｎｄ Ｄｏ Ｅｎｄ ３．３作物灾损系数计算 农作物的实际产量取决于当时 的社会生产水平和自然灾害（主要是农业气象灾害）情况。 而减产量可表示为趋势产量和实际产量的差值，这种数值表 示的是减产的绝对量，在不同的农业生产水平下对灾情的反 映不具可比性，因此引入了灾损率的概念＂】。
基金项目 作者简介 收稿日期
中国气象局“土壤含水量空间无缝隙监测和预报技术”项目
（ＣＭＡＴＣ２００６Ｍ１４）；中国气象局“农业干旱监测预警评估系 统研究”项目。
冯锐（１９７２一），女，辽宁凌海人，硕士。副研究员，从事生态 与农业遥感方面的研究。 ２００９扔．１２
育期、作物产量、土壤湿度、灾情等空基和地基观测数据，同 时收集了土地利用、行政区划等ＧＩＳ背景数据，两大类数据 分别建库。 １．１基础数据库采用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ数据库平台建 立干旱监测评估基础数据库，主要包括：①极轨卫星遥感原 始数据的接收时间、接收角度、云状及存放位置。②极轨卫 星遥感数据产品及遥感指数统计资料。③辽宁省农业气象 观测台站基本信息。④辽宁省０—５０ ｅｍ土壤墒情观测数 据。⑤辽宁省作物发育期数据。⑥辽宁省各市县农业灾情 数据。⑦辽宁省各市县１９６０年以来主要农作物产量数据。 ⑧干旱监测模型及指标，包括热惯量法和植被供水指数法及 其监测指标。⑨作物受灾损失系数数据。 １．２地理信息背景数据库 采用ＡＲＣＧＩＳ９．２桌面系统建 立了干旱背景地理信息系统数据库，基础地理信息系统数据 来源于中国气象局下发的数据和利用ＴＭ卫星资料解译的 数据。其中，来源于中国气象局下发的１：２５万的地理信息 系统数据包括：①省界（ｓｈａｐｅ）：Ｐｒｏｖｉｎｃｅ．ｓｈｐ；②地区界 （ｓｈａｐｅ）：Ｒｅｇｉｏｎ．ｓｈｐ；③县界（ｓｈａｐｅ）：Ｃｏｕｎｔｙ．ｓｈｐ；④农气站 点（ｓｈａｐｅ）：Ａｍｓｔａ．ｓｈｐ；⑤高程（Ｇｒｉｄ数据）：ＤｅｍＣｏｐｙ为Ａ卜 ｅｌｎｆｏ的Ｇｒｉｄ数据格式，格距为０．０１０。利用ＴＭ卫星资料解 译的地理信息系统数据包括：①河流（ｓｈａｐｅ）：ｆｉｖｅｒ．ｓｈｐ；②土 地利用数据（ｓｈａｐｅ）：Ｌａｎｄｕｓｅ．ｓｈｐ；③作物分布（Ｓｈａｐｅ）： Ｃｒｏｐ．ｓｈｐ。 ２干旱遥感监测系统 ２．１干旱遥感监测目前，应用比较广泛的卫星遥感干旱 监测方法主要包括土壤热惯量法和植被供水指数法。土壤 热惯量法主要是利用水分特殊的热性能进行土壤水分监测， 它适用于裸露地面或植被生长较稀疏地面的干旱遥感监测。 植被供水指数法比较适用于地面作物覆盖情况下的干旱状 况的遥感监测。根据辽宁省作物生长季及发育特点，一般在 地面植被覆盖度较稀疏的时候（４—５月）采用土壤热惯量法 进行干旱监测，在地面植被覆盖度较稠密的时候（６—９月） 采用植被供水指数法进行干旱遥感监测。
２．３．３加大治理投入。在中央加大资金投资力度、为防沙 治理和恢复措施，促进该地区生态环境的逐步恢复与改善，
２·３强化保护措施，控制沙化蔓延
标责任制，坚决杜绝扯皮推诿的现象；依法防沙治沙，加强执
２．３．１控制草场超载过牧。根据草场的畜牧承载能力，合 法队伍的建设，改善执法条件，提高执法效果；加强监督管理
理发展牲畜数量，控制牲畜存栏量，缩短牲畜出栏周期；因时 体系的建设，起到真正的监管作用。
因地安排草畜比例，延长轮牧时间，严禁超载过牧。科学合 ３结语
理安排和控制放牧时间、空间和强度，减轻草地压力，给草场
造成若尔盖草原沙化的原因复杂多样。从人文视角出发
以休养生息的时间和空间来自我恢复和更新。
进行沙化原因探析，有助于对其沙化形成机制的全面了解。
２．３．２采取植被保护措施。采取强有力的植被保护措施， 若尔盖草原沙化的治理及其生态恢复重建和保护工作是一
作物受灾信息提取主要以土地利用地理信息系统数据为背 景数据，将其与干旱遥感监测等级数据进行栅格计算及叠置 分析，实现数据信息提取，生成作物受灾信息图，具体流程见 图２。
№．１
图１辽宁省干旱监厕分区 Ｓｕｂａｒｅａ ｏｆ ｄｒｏｕｇｈｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｎ Ｌｉａｏｎｉｎｇ ｐｒｏｖｉｎｃｅ
２．４分区域建立干旱监测模型 利用１９９２年以来干旱时
万方数据
３７卷２６期
冯锐等基于ＧＩＳ的干旱遥感监测及定量许估系统
２．２遥感数据转换卫星遥感监测数据是国家卫星中心定 义的～种数据格式，如果要在地理信息系统软件中使用就必 须对其进行数据转换。其主要依托地理信息系统技术，利用 编程实现，首先读入卫星遥感数据的头文件，得到卫星数据 的投影类型、数据分辨率、数据宽度、数据长度、最大经纬度、 最小经纬度等数据信息，然后通过ＩＲａｗＰｉｘｅｌｓ方法进行栅格 （Ｇｒｉｄ）文件的分辨率、数据宽度、数据长度等信息设置。在 此基础上，对卫星各通道数据进行读取，并利用ＩｒａｓｔｅｒＢａｎｄ－ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ方法将各个通道数据写入栅格文件中。 ２．３监测区域再分区辽宁省地域南北横跨４个纬度，东 西纵揽７个经度，全省地势由北向南逐渐降低，东、西两侧较 高，中部和沿海地区地势较低。根据辽宁省实际气候条件及 地势，将全省范围分成５个区域（辽东、辽西、辽北、辽南及中 部平原）∞ｏ，如图ｌ。在进行干旱遥感监测时，针对不同区域 分别建立干旱模型，制定监测指标。
文献标识码Ａ
文章编号０５１７—６６１ｌ（２００９）２６—１２６２６—０２
Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｄｒｏｕｇｈｔ ａｎｄ Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅ ｏｎ ＧＩＳ ＦＥＮＧ Ｒｕｉ ｅｔ ａｌ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＣＭＡ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ １１００１６） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｄｒｏｕｇｈｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＧＩＳ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ＶＢＡ ａｎｄ ＡｒｃＯｂｊｅｅｔｓ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｍｏｎｉ－ ｔｏｔｉｎｇ ｏｆ ｄｒｏｕｇｈｔ ｍｏｄｅｌｓ ｗｅｒｅ ｂｕｉｌｔ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｒｅａｓ ｔｈｍｕｇｈ ｓｕｂａｒｅａ ｏｆ Ｎｉａｏｎｉｎｇ，ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｄｒｏｕｇｈｔ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｏｆ Ｎｉａｏｎｉｎｇ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ｄａｔａ ａｎｄ ｌａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ∞Ｏｎ ｇｉｓ ｄａｔａ．ｄｒｏｕｇｈｔ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｗａｓ ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｕｓｉｎｇ ｅｏｅｆｌｑｅｉｅｎｔ ｏｆ ｃａｌａｍｉｔｙ ｌｏｓｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｒｏｐｓ ａｎｄ ｇｒａｄｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｄｒｏｕｇｈｔ；Ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｅ
ＣｒｏｐＰ：￥×１００％ ，Ｉｔ ｈ
式中，ＣｒｏｐＰ为灾损率，ｋ为趋势产量，ｌ，为农作物实际产量。 灾损率表示实际产量与趋势产量的偏差率，是一个具有时空
（下转第１２６８３页）
３７卷２６期
徐宜国 若尔盖草原沙化的人文因素及防治对策
家庭消费支出的需要。提高生活水平。
２．４．２加强效能建设。防沙治沙要层层落实责任，实行目
据进行合并，实现干旱等级划分。在进行数据合并时，因为
需要合并的数据是由同·图象数据分割而成的，因此不需要
考虑数据分辨率、投影，也不需要对数据进行几何精度纠正
和配准。
３干旱定量评估
３．１作物受灾信息提取 通过卫星数据进行的干旱监测
结果是包括所有下垫面的，因而在进行定量评估时首先需要
将受灾作物区从中分离出来，才能进行干旱损失定量评估。