MODIS短波红外水分胁迫指数及其在农业干旱监测中的适用性分析_董婷
用高光谱遥感和红外热图像监测棉花干旱胁迫状况的研究的开题报告
用高光谱遥感和红外热图像监测棉花干旱胁迫状况的研究的开题报告一、研究背景棉花是世界上重要的经济作物之一，但近年来全球气候变化引起的干旱威胁棉花生产的可持续发展。
因此，如何及时准确地监测和识别棉花的干旱胁迫状况，成为棉花生产和管理的关键问题之一。
高光谱遥感和红外热图像作为现代遥感技术的重要手段，可以获取大范围高分辨率的地物信息，为解决棉花干旱监测问题提供了新思路和技术。
二、研究目的本研究旨在利用高光谱遥感技术和红外热图像技术，监测和识别棉花干旱胁迫的状况，从而为棉花的生产和管理提供科学依据和技术支持。
三、研究内容和方法1. 建立高光谱遥感与红外热图像相结合的棉花干旱胁迫监测模型，综合利用高光谱遥感与红外热图像的多源数据，通过反演棉花植被指数、表面温度等指标，提取反映棉花干旱胁迫的遥感信息。
2. 利用感知机、支持向量机、随机森林等机器学习算法，建立精准的棉花干旱分类器，并进行交叉验证和影响因素分析，优化模型的预测能力和精度。
3. 利用研究区实测数据进行验证分析，并与传统监测方法进行对比实验，验证高光谱遥感和红外热图像监测棉花干旱胁迫效果。
四、研究意义1. 通过高光谱遥感和红外热图像技术监测棉花干旱胁迫的状况，可以及时准确地识别并纠正生产过程中的问题，提高棉花产量和质量。
2. 本研究可为棉花的前期生产和后期管理提供技术支持和决策依据，推动棉花产业的可持续发展。
3. 研究方法和结果可为其他农作物等生产管理领域提供参考。
五、预期成果1. 建立高光谱遥感与红外热图像相结合的棉花干旱胁迫监测模型，并验证模型的预测精度和可靠性。
2. 提出有关棉花干旱胁迫的监测和识别策略，并结合实际案例进行推广应用。
3. 撰写学术论文一篇，发布国内外会议和期刊。
基于MODIS短波红外光谱特征的土壤含水量反演
基于MODIS短波红外光谱特征的土壤含水量反演姚云军;秦其明;赵少华;袁蔚林【期刊名称】《红外与毫米波学报》【年(卷),期】2011(030)001【摘要】土壤含水量是地表干旱信息最重要的表征参量,也是定量遥感反演面临的一个挑战性课题.作者在分析MODIS短波红外第6波段和第7波段对水分变化敏感的基础上,构建了MODIS短波红外光谱特征空间,根据土壤水分在光谱特征空间中的变化规律,提出了简单实用的MODIS短波红外土壤湿度指数(Shortwave Infrared SoilMoisture Index,SIMI).并利用宁夏平原实测0～10cm平均土壤含水量数据验证了该指数.结果表明:它们之间的相关性较好,R2变化范围为0.39～0.58.此外,与TVX相比,该指数具有更高的土壤水分监测精度,证明了该方法反演区域土壤含水量的可靠性.然而,该指数没有消除混合像元的影响,仍需进一步改进与完善.%Soil moisture was one of the most important parameters characterizing surface dryness conditions. Its retrieval by quantitative remote sensing methods had been a challenging problem. By analyzing the sensitivity of shortwave infrared MODIS band 6 and band 7 to the changes of water, the MODIS shortwave infrared spectral feature space was constructed.According to the soil moisture variation in spectral feature space, a simple and practical MODIS shortwave infrared soil moisture index (SIMI) was put forward and validated using ground-measured 0 ～10em averaged soil moisture of Ningxia plain. The results show that the coefficient of determination ( R2 ) of both them varies from 0. 39 to 0.58,and SIMI has higher accuracy than temperature-vegetation index (TVX) for soil moisture retrieval. These results support the reliability of this index for regional soil moisture retrieval. However, SIMI does not eliminate the impact of mixed-pixels and still needs further improvement and perfection.【总页数】7页(P9-14,79)【作者】姚云军;秦其明;赵少华;袁蔚林【作者单位】北京大学遥感与GIS研究所,北京,100871;北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院,北京,100875;北京大学遥感与GIS研究所,北京,100871;北京大学遥感与GIS研究所,北京,100871;北京大学遥感与GIS研究所,北京,100871【正文语种】中文【中图分类】TP722.5;S152.7【相关文献】1.干旱区土壤含水量光谱特征分析与反演 [J], 娄径;徐建辉;周燕林;王俊2.基于可见光-短波红外波谱反射率的裸土土壤含水量反演建模 [J], 郑小坡;孙越君;秦其明;任华忠;高中灵;吴伶;孟庆野;王金梁;王建华3.基于MODIS的ATI和TVI组合法反演石羊河流域土壤含水量 [J], 魏伟;任皓晨;赵军;王旭峰4.基于MODIS的河南省冬小麦灌浆期土壤含水量反演研究 [J], 蒲欢欢;韦原原;赵永强;方鹏5.综合近红外-红波段-短波红外三波段光谱特征空间的小麦冠层含水量反演 [J], 侯学会;王猛;高帅;隋学艳;梁守真因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于MODIS的农业干旱遥感指数在营口市的应用
基于MODIS的农业干旱遥感指数在营口市的应用摘要：利用MODIS遥感数据产品，计算营口市2022年土壤相对湿度分别与TVDI、CWSI、VSWI的相关系数，针对营口地区重新划分干旱指标阈值，并选取2022年4-5月干旱过程，通过反演土壤相对湿度，对历史个例进行检验。
研究结果表明：筛选出适用于营口市的指数为VSWI，相关系数为0.75，且通过了0.01置信度水平上的显著性检验，VSWI的线性拟合效果高于CWSI和TVDI，决定系数为0.57；重新将VSWI指数根据营口地区实际划分为5个干旱等级，其中<0.0195为无旱，0.0175~0.0195为轻度干旱，0.0155~0.0175为中度干旱，0.0135~0.0155为严重干旱，0~0.0135为极端干旱。
通过2022年4月下旬至5月中旬营口市的干旱个例对所选指数进行检验，结果表明VSWI能够较好地应用到营口市的土壤水分遥感监测业务中。
关键词：土壤湿度；MODIS数据；遥感指数；农业干旱1 引言干旱是一种非常复杂的全球性自然灾害，不仅导致农作物的大量减产绝收，而且也破坏了农业生产的正常运转。
我国农业及其生产对气象条件的依赖性很大，自20世纪80年代后期以来，我国旱灾呈进一步发展趋势，尤其以华北北部地区、东北西部地区、西北地区最为严重[1]。
长期严重的干旱将导致农作物产量大幅下降，影响粮食供需关系，导致粮食安全问题日益严重[2-4]。
土壤湿度是进行农业旱涝监测的重要指标，并与气候、环境有十分紧密的联系，利用遥感技术进行大区域土壤湿度监测是目前研究的重点。
基于气象站点的降水和测定土壤水分含量来评估干旱的严重程度等方法不仅测点少，代表性差，而且采样速度慢，消耗大量人力物力，监测范围有限，无法实现大面积、动态监测。
与传统地面观测法相比较而言，遥感技术能够快速地得到地表基本属性信息，此外还能够连续地监测地表的时间和空间演变规律，并且它能够免费获取、全球范围均可覆盖、时效性好且动态监测性强等多个优点，能够实现大范围的地表动态监测，目前遥感干旱监测指数已经被广泛地应用到农业干旱监测中[5-7]。
基于MODIS数据的多种干旱监测模型在陕北的对比应用的开题报告
基于MODIS数据的多种干旱监测模型在陕北的对比应用的开题报告一、研究背景及意义全球气候变化导致气候异常现象频繁发生，干旱成为严重影响农业生产和生态环境的自然灾害之一。
干旱监测是减轻干旱灾害的有效手段。
基于卫星遥感数据的干旱监测成为当前主流的干旱监测手段之一。
MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）卫星是美国国家航空航天局（NASA）和美国地球观测系统（USGS）研制的一种遥感卫星，可以获取地球表面的高质量信息，包括植被指数（如NDVI）等。
近年来，基于MODIS数据的多种干旱监测模型被广泛研究和应用。
其中，基于NDVI的干旱监测模型是最常用的方法之一。
但是，由于干旱是一个复杂的现象，不同的监测模型可能会得到不同的结果。
因此，对不同的干旱监测模型进行比较研究，对于选择最优的模型和提高干旱监测的准确性具有十分重要的意义。
陕北是我国比较干旱的地区之一，为了更好地监测和应对该地区的干旱情况，需要进行基于MODIS数据的干旱监测模型比较研究。
该研究可以为干旱监测模型的选择和应用提供参考，同时也可以促进干旱预警和减灾工作的开展。
二、研究内容和方法1. 研究内容本文将对基于MODIS数据的多种干旱监测模型在陕北地区的应用进行比较研究，具体研究内容包括：（1）对目前主流的基于NDVI的干旱监测模型进行介绍和分析，包括单指标模型和多指标模型。
（2）对不同的干旱监测模型在陕北地区的干旱监测效果进行比较研究，包括回归分析、相关性分析和误差分析等方法。
（3）对不同干旱监测模型的适用性、优缺点进行分析，为干旱监测模型的选择提供科学依据。
2. 研究方法本文将采用以下研究方法：（1）数据采集：采集MODIS数据、气象数据、遥感影像等相关数据，提高数据质量和时效性。
（2）模型介绍和分析：对目前主流的基于NDVI的干旱监测模型进行介绍和分析，总结其优缺点及适用性。
水分胁迫下玉米杂交种光合抗旱指数与抗旱性评价研究
水分胁迫下玉米杂交种光合抗旱指数与抗旱性评价研究肖万欣;王延波;赵海岩;刘晶;常程;史磊;汪经宏【摘要】通过筛选抗旱玉米品种和抗旱评价指标，进而对其进行生理生化研究，最终实现干旱半干旱地区玉米抗旱节水，是研究玉米高产高效的重要课题。
采用盆栽试验方法，选用辽宁省近几年最新选育的12个玉米杂交种，在水分胁迫条件下，对苗期、抽雄吐丝期和灌浆期玉米形态和光合生理等性状特征进行了研究和分析，找出了不同时期水分胁迫下光合抗旱指数与产量抗旱指数的相关性，筛选出了抗旱性较强的玉米品种。
结果如下：苗期水分胁迫缩短了58％供试品种抽雄至散粉期时间，延长了83％供试品种的ASI，而铁研120在水分胁迫处理后ASI比对照短，且和其他品种相比，该品种苗期叶片叶绿素含量较高。
相关分析表明，灌浆期水分胁迫处理，光合抗旱指数与产量均呈正相关关系，其中，蒸腾速率抗旱指数与产量抗旱指数相关性较强。
不同水分胁迫时期的产量抗旱等级划分结果显示，铁研120和铁研58综合抗旱性较强，在苗期、抽雄吐丝期和灌浆期受到水分胁迫，在籽粒成熟期均能获得较高产量。
%Screening of drought resistant maize cultivars and drought resistance index ,then,study on the physi-ological and biochemical of that ,realize drought resistance and water saving of maize in arid and semi arid region fi-nally is an important subject in high yield and efficiency of maize .Pot experiment was used to study in this paper , which selected the newly released cultivars of Liaoning province in recent years ,morphological and photosynthesis physiological characteristics of maize were studied and analyzed under water stress at seedling stage , tasseling-sil-king and seed filling stage .The study found out the relationship of indexes of drought resistance between photosyn -thesis and yield .In the meantime ,stronger drought resistance maize cultivars were also screened out .The results are as follows:heading to flowering period time of 58%cultivars was shortened by water stress at seedling stage .ASI of 83%cultivars was prolonged .However ,ASI of Tieyan 120 was shorter than that of control .Compared with other cul-tivars,chlorophyll content of Tieyan 120 was higher than that of other cultivars at seedling stage .The correlation a-nalysis showed that drought resistance index of photosynthesis was positively correlated to yield drought resistance index at grain filling water stress stage ,drought resistance index of the transpiration rate and yield had a stronger correlation.Classification of yield drought resistance at different water stress period showed that Tieyan 120 and Tieyan 58 had an integrated stronger drought resistance .They can got a higher yield at seed maturity stage ,whether encountered water stress at the seedlingstage ,tasseling-silking or filling stage .【期刊名称】《华北农学报》【年(卷),期】2014(000)0z1【总页数】7页(P169-175)【关键词】玉米;产量;光合指标;光合抗旱指数;抗旱性【作者】肖万欣;王延波;赵海岩;刘晶;常程;史磊;汪经宏【作者单位】沈阳农业大学农学院，辽宁沈阳 110866; 辽宁省农业科学院玉米研究所，辽宁沈阳 110161;辽宁省农业科学院玉米研究所，辽宁沈阳 110161;辽宁省农业科学院玉米研究所，辽宁沈阳 110161;辽宁省农业科学院玉米研究所，辽宁沈阳 110161;辽宁省农业科学院玉米研究所，辽宁沈阳 110161;辽宁省农业科学院玉米研究所，辽宁沈阳 110161;辽宁省农业科学院玉米研究所，辽宁沈阳 110161【正文语种】中文【中图分类】S513.01玉米产量是植物体基因型和生存环境共同作用的结果。
利用MODIS资料监测和预警干旱新方法
利用MODIS资料监测和预警干旱新方法
张文宗;姚树然;赵春雷;王云秀
【期刊名称】《气象科技》
【年(卷),期】2006(34)4
【摘要】为了提高遥感监测土壤水分和干旱的技术水平,在对常用遥感监测土壤水分和干旱方法进行评价的基础上,根据土壤热力学理论,提出了利用EOS/MODIS资料遥感监测农业干旱的新方法--能量指数模式.实际监测应用结果表明,能量指数模式更适合农作物土壤水分和干旱的监测,监测效果明显优于已经业务化的其它模式.农作物生长季节干旱的预警应当在土壤水分遥感监测的基础上,考虑未来预警期内的预报降水量和最高气温,并且把这个预报降水量和最高气温定量转化为土壤水分订正值,按照当地的标准划分成干旱预警等级.
【总页数】4页(P501-504)
【作者】张文宗;姚树然;赵春雷;王云秀
【作者单位】河北省气象科学研究所,石家庄,050021;河北省气象科学研究所,石家庄,050021;河北省气象科学研究所,石家庄,050021;河北省气象科学研究所,石家庄,050021
【正文语种】中文
【中图分类】P4
【相关文献】
1.基于MODIS资料的遥感干旱监测业务化方法研究 [J], 张树誉;杜继稳;景毅刚
2.基于连续MODIS真彩图的霾监测预警新方法——以浙江省一次严重霾污染过程为例 [J], 高大伟;马浩;郁珍艳;张小伟;任律;杨续超
3.利用MODIS资料监测福建省地表干旱探讨 [J], 潘卫华陈家金李文
4.利用EOS/MODIS资料预测区域冬小麦总产的新方法研究 [J], 张文宗; 赵春雷; 王云秀; 董倩
5.MODIS资料遥感监测土壤水分与干旱研究进展 [J], 佘万明;叶彩华
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基于MODIS产品的青海省干旱监测的开题报告
基于MODIS产品的青海省干旱监测的开题报告1. 选题背景青海省作为我国重要的生态区域，其干旱情况一直备受关注。
干旱是指地区降水量不足，土壤水分严重亏缺，甚至导致植物生长及动物生存困难的一种自然灾害。
干旱对青海省的农业、畜牧业和生态环境造成了巨大的影响。
遥感技术已成为监测干旱的一种重要方法，它能够提供大范围、长期、高空间分辨率的影像数据，从而提供具有连续性的干旱监测指标。
其中，MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）作为美国国家航空航天局（NASA）地球观测系统中的一种遥感仪器，其数据拥有丰富的光谱信息和时空尺度信息，适合用于地表信息的遥感监测。
2. 研究目的本研究旨在利用MODIS遥感数据，结合地理信息系统（GIS）技术，构建青海省干旱监测模型，实现高效、准确的干旱监测与预警。
3. 研究内容（1）收集青海省近十年的MODIS数据，包括反射率、温度等指标，对其进行预处理和数据清洗；（2）基于植被指数（NDVI）、温度指数（LST）、蒸散指数（ET）等指标，构建青海省干旱指数模型；（3）结合GIS技术，将干旱指数与青海省地理信息进行融合分析，实现青海省干旱空间分布和时间演变；（4）根据干旱指数变化情况，对青海省的干旱等级进行划分，并提供精准的干旱预警信息。
4. 研究意义（1）为青海省干旱预警和防灾减灾提供科学依据；（2）利用现代遥感技术和GIS技术提高青海省干旱监测水平，有助于提高自然资源的利用效率和生态保护水平；（3）为其他干旱区域的研究提供经验和参考。
5. 研究方法（1）数据预处理和清洗：对收集的MODIS数据进行质量控制和噪声删减，得到稳定、精确的数据；（2）指标选取和干旱指数构建：根据本研究的目标，挑选适合的指标，并对其进行标准化，构建青海省干旱指数；（3）GIS分析：结合GIS技术进行空间分析，对结果进行可视化展示；（4）干旱等级划分与预警：根据干旱指数构建干旱等级划分模型，提供精准的干旱预警信息。
干旱胁迫对植物生理生化指标的影响详解
2014-2015学年上学期植物生理学实验科技论文题目干旱胁迫对小麦生理生活指标的影响姓名张蓉娜学号124120249院、系生命科学学院应用生物教育专业12 应用生物教育A班任课教师李忠光（教授）二0一四年十二月干旱胁迫对小麦生理生化指标的影响12应用生物教育A班张蓉娜 124120249 摘要：干旱胁迫是影响小麦产量的重要胁迫因素，而干旱胁迫对小麦生理生化指标有显著影响。
通过对干旱胁迫下的小麦幼苗与正常小麦幼苗中的脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、还原型谷胱甘肽(GSH)的提取与含量测定分析，实验结果表明：干旱胁迫下的小麦幼苗的脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、还原型谷胱甘肽(GSH)的含量均比正常小麦幼苗的含量高，证明干旱胁迫对小麦生理生化指标有影响。
关键词：干旱胁迫、小麦、生理指标引言：目前全球干旱、半干旱地区约占土地总面积的36％,占耕地面积的43％，大多数国家都面临水资源危机，我国也不例外[1]。
干旱在我国分布广泛，一年四季均有可能发生，对农业生产影响十分严重。
小麦是世界上仅次于玉米的第二大粮食作物，世界上约有70％的小麦播种面积分布在干旱、半干旱农业区[2]。
如果干旱发生在小麦开花期或者灌浆期，就会导致其灌浆期减短、产量严重减少[3]。
其在生长过程中，经常会受到干旱的影响，在世界范围内，由于水分所造成的减产，可能要超过其他因素所导致的产量损失总和[4]。
由于环境污染导致可利用水资源大大减少，干旱现象日益严重。
因此，研究干旱胁迫对小麦的生理生化指标的影响，提高小麦的抗旱性能、提高小麦产量具有重要意义。
1材料与方法：1.1实验材料：小麦种子和玉米种子1.1.1材料处理：小麦和玉米种子吸胀12h后即可用于测定种子发芽率的实验。
选取长势一致的小麦幼苗做干旱5天处理。
辽宁省旱情监测系统建设
第25卷第3期2015年06月V ol.25NO.3Jun.2015辽宁省位于我国东北地区南部，受降水量、蒸发量、水资源等自然因素时空分布不均衡以及人类活动的影响，旱灾频发，尤其是进入21世纪以后，旱灾发生的频率显著增加，且旱灾的持续时间明显延长，季节连旱发生的频率显著增加；旱灾的波及范围显著扩大，由原来的辽西地区向辽北、辽南甚至辽东地区蔓延；旱灾致灾后果更为严重，严重和特大干旱的发生频率显著扩大。
频繁发生的旱灾在一定程度上制约了经济的快速增长，扰乱了人们和谐的生活秩序，破坏了生态环境的可持续发展。
面对日益严峻的干旱形势，现有旱情监测系统的弱点逐渐显露，难以满足当前的抗旱减灾要求。
因此，开展辽宁省旱情监测系统建设十分必要且意义重大。
旱情监测系统是国家防汛抗旱工作的重要支撑，国家先后开展了防汛抗旱指挥系统一期工程和二期工程建设。
各级政府高度重视旱情监测系统建设，分批分期建立了各类水文基本监测站网，基本实现了旱情数据的采集。
截至2014年，辽宁省可用于旱情监测的降水量测报站有223处，水文站65处，大型水库27处，中型水库74处，小(1)型水库30处，电站4处，土壤墒情人工观测站92处，水面蒸发站40处，地下水自动监测站82个。
2006年建成了防汛抗旱数据库，实现了省水文局与各市水文分局的数据通信，形成了以水利通信网为基础的辽宁省水情自动测报系统网络。
然而，旱情信息的监测与汛情信息相比，无论是信息源，还是监测手段，都存在很大差距。
主要表现为：（1）监测站点稀少，旱情监测系统不完善。
多年来，水文部门已建立起雨情、水情、地下水、水质等基础水文监测站网，在抗旱减灾方面发挥了重要作用。
但是，目前能直接为旱情监测服务的站点很少，布局也不尽合理，不足以构成一个与抗旱管理体制相适应且能覆盖全省的旱情信息采集网络。
（2）监测内容不完整。
现有的水情报汛站的拍报任务主要以防汛为主，虽然部分重点站已逐步开展在非汛期也报送水情（旱情）信息，但间隔时间较长。
2008 利用MODIS数据监测大面积土壤水分与农作物旱情研究
会对其产生影响， 在其他条件相对不变的情况下， 土壤热惯
量值与水分含量之间有很好的相关性， 这为遥感间接反演
土壤水分提供了理论基础。
根据地表热量平衡方程和热传导方程， 进行适当简化，
即可求出 Ｐ 的解析表达式， 即
Ｐ＝２ Ｓ Ｖ（ １－ α） Ｃ１／ω１／２ΔＴ － ０．９βω１／２
（ ２）
式中， Ｐ 为表观热惯量；Ｓ 为太阳常数；Ｖ 为大气透过率；α
度变化的量度， 表示为：
Ｐ＝（ λρｃ） １／２
（ １）
式 中 ， Ｐ 为 热 惯 量（ Ｊ／ｍ２·Ｋ·Ｓ１／２） ； λ为 导 热 率（ Ｊ／ｍ·Ｓ·Ｋ） ； ρ为
土 壤 密 度（ ｋｇ／ｍ３） ； ｃ 为 比 热（ Ｊ／ｋｇ·Ｋ） 。土 壤 热 惯 量 作 为 土 壤
固有性质， 土壤类型、结构 、含 水 量 、孔 隙度 、环 境 温 度 等 都
苗 体 进 行 营 养 生 长 。拔 节 期 对 缺 水 极 为 敏 感 ， 为 水 分 关 键
期。这是因为这一时期是 作 物 生 殖 生 长 与 营 养 生长 并 进 时
期， 对水分需求旺盛。由于作物生长前期与生长期植被盖度
不同， 必须选择不同的方法来进行土壤水分反演。
３．１ 热 惯 量 法 监 测 土 壤 水 分 土 壤 热 惯 量 是 阻 止 土 壤 温
遥感图像像元小则数十平方米， 大则近百平方公里， 因 而遥感反演的土壤湿度为一个像元或 ｎ×ｎ 像元的平均水分 状况。据研究， 像元内土壤湿度变异系数平均值高达 １６％和 １９％。因 此 ， 在 遥 感尺 度 下 ， 土 壤 湿 度 表 示 了 时 空 综 合 平 均 土壤水分状况， 遥感反演的土壤湿度反映了区域土壤水分 有效性， 与传统的单点土壤水分含量有显著差别。 ２ ＭＯＤＩＳ 监测大面积土壤水分与农作物旱情优势
基于MODIS数据的农业干旱监测方法对比分析
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｃ ｒｅ ｔ ， ｒ ｕ ｈ ａ ｅ ｏ ｒ ｗｉｅｐ ｏ ｌｍ ， ｉｈ ｉ ａ ｆｃ ｉｇ Ｃ ｎ ｒ ｎ ｒ ｅ ｉｕ ｌ ． ｅＮｏ ｔ ｈ ｎ ｓｒ ｃ ： ｕ ｒ ｎ ｌ ｄ ｏ ｇ ｔｈ ｓｂ ｃ ｍｅａ ｗｏ ｌ ｄ ｒ ｂｅ ｗｈ ｃ ｆｅ ｔ ｈ ａｍｏ ｅ ａ ｄ ｍｏ ｅ ｓ ｒ ｓ Ｔｈ ｒｈ Ｃ ｉ ｙ ｄ ｓ ｎ ｉ ｏ ｙ ａ Ｐ ａｎ ｉ ｔ ｅｍａ ｒ ｄ ｃ ｉｎ ａ ｅ ｆｇ ａｎ ｎ ｈ ｉ ｄ ｉ ｇ ｅ ｔ ｍｉ ｄ ｄ ｅ ｔ ｒ ｕ ｈ ． ｅ ｅｏ ｅ ｔ ｅｄ ｏ ｇ ｔｍｏ ｉ ｒｎ ｏ ｇ ｉ ｌｉ ｓ ｈ ｉ ｐ ｏ ｕ ｔ ｒａｏ ｒ ｉｓａ ｄ ｔ ｅｙ ｅ ｒ ｌ ｌ ｔ ｕ Ｏ ｄ ｏ ｇ ｔ Ｔｈ ｒ ｆ ｒ ， ｈ ｒ ｕ ｈ ｎ ｔ ｉ ｇ ｆ ｒａ ｒ— ｎ ｏ ｌ ｓ ａ ｙｉ ｅ ｏ ｃ ｌｕ ａ ｒ ａ ｓｏ ｒ ａ ｉｎ ｆｃ ｎ ｅ Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｗｅ ｆ ｓ ｌ ｏ ａ ｅ ｈ ｓ ｉ ｔ ｎ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｏ ｏ ｌｍｏ ｓ ｕ ｅ ａ ｉ ｅ ｅ ｔ ｕ ｔ ｒ ｌ ｅ ｓ ｉ ｆｇ ｅ ｔ ｓｇ ｉｉａ ｃ ． ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ， ｉ ｔｙ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｔ ｅ ｅ ｔｍａ ｉ ｒ ｃｓｏ ｆ ｓ ｉ ａ ｒ ｏ ｉｔ ｒ ｔｄ ｆ ｒ ｎ ｆ
情 的动态 监测 对我 国农ห้องสมุดไป่ตู้业 生产 具有重 要 的意 义 。 农业 干旱 的本 质是 土 壤 水 分 含量 太 低 ， 法 满 无
道 信息 ， 传 统 指 数 相 比， 含 了 更 丰 富 的 光谱 信 与 包
息 。但 是 ， 其 他 指 数 相 比 ， 前 利 用 Ｖｓ 与 当 ｗＩ和 ＮＭＤ 进 行 大 尺 度 农 业 干 旱 监 测 的研 究 较 少 。 因 Ｉ 此 ， 文综 合 考 虑 植 被 指 数 和 冠 层 温 度 数 据 ， 于 本 基 ２０ ０ ４年冬 小麦 生 长季节 （ 青 ～成 熟 ） 返 ４月 ～６月 上
ndmi指数
ndmi指数NDMI指数是一种用于遥感数据分析的指数，也称为归一化差异水汽指数（Normalized Difference Moisture Index）。
它可以用来评估土地植被的水分含量，进而判断该地区的干旱程度和土地的适宜性。
NDMI指数计算中使用了近红外波段和短波红外波段的遥感数据。
这两个波段能够提供关于土地表面水分含量的信息。
近红外波段往往对植被含水量敏感，而短波红外波段则对植被含水量不敏感，以及对背景土壤敏感。
根据这个原理，NDMI指数可以通过以下公式计算得出：NDMI = (NIR - SWIR) / (NIR + SWIR)其中，NIR代表近红外波段的反射值，SWIR代表短波红外波段的反射值。
计算出的NDMI值可以用来评估该地区的水分状况。
NDMI指数的取值范围为-1到1之间，数值越高表示土地的水分含量越高，数值越低表示土地的水分含量越低。
一般而言，NDMI指数大于0表示植被水分充足，土地干旱程度较低；而NDMI指数小于0则表示植被水分不足，土地干旱程度较高。
在实际应用中，NDMI指数常用作干旱监测、水资源管理和农业生产等方面。
对于干旱监测来说，NDMI指数可以提供及时的、定量化的土地水分含量信息。
通过对不同时间段NDMI指数的分析，可以观察到土地水分的动态变化。
如果NDMI指数呈现下降趋势，则可能表明该地区的干旱程度在加剧。
当干旱程度超过一定阈值时，可以采取相应的措施，如提供水源，调整农作物种植结构，以应对干旱风险。
在水资源管理方面，NDMI指数可以帮助确定优先治理的区域。
通过对不同区域NDMI指数的对比，可以发现水分利用率较低的区域，从而采取针对性的管理措施，合理调配水资源。
同时，NDMI指数还可以衡量不同水资源管理措施的效果，比如补水、节水措施的有效性。
在农业生产方面，NDMI指数可以用来评估农作物的生长状况和水分利用效率。
通过对不同农作物NDMI指数的分析，可以判断它们的水分需求，从而合理进行灌溉和施肥。
基于MODIS数据的农业旱情遥感监测方法[发明专利]
![基于MODIS数据的农业旱情遥感监测方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/0d5deeb13c1ec5da51e2703a.png)
专利名称：基于MODIS数据的农业旱情遥感监测方法专利类型：发明专利
发明人：王冬梅,黄俊友,鲍艳松,谢义林,梁文广,王春美申请号：CN201310624476.8
申请日：20131128
公开号：CN103994976A
公开日：
20140820
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种基于MODIS数据的农业旱情遥感监测方法，包括以下步骤：获取待测区域的土壤实测数据，将前述土壤实测数据与表征地表旱情的温度植被干旱指数建立函数关系式，将待测区域的MODIS遥感数据带入前述函数关系式，得到土壤重量含水量，根据土壤重量含水量得到干旱等级，获取农业旱情监测结果。
本发明利用MODIS遥感数据时间分辨率较高的特点，实现了农田干旱监测。
本发明利用遥感技术进行农田干旱动态监测，经实际应用检验，该方法简便、高效、易于操作、结果准确，能够广泛应用于农田干旱监测之中。
申请人：江苏省水利科学研究院
地址：210017 江苏省南京市南湖路97号
国籍：CN
代理机构：南京天华专利代理有限责任公司
代理人：夏平
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利用MODIS资料监测和预警干旱新方法
近 年来 ， 热惯 量 和 作 物供 水 指 数 方 法 为 主的 以 干 旱遥感 监测 已经 成 为 气 象部 门 的一 项 基 本 业 务 ， 在 防灾 减灾工 作 中取得 了一定 的社 会经 济效 益 。但
引 言
合起 来 使用 ， 高监测 的精度 和 水平 ， 提 提供 更 准确 的 服 务 。本文 在 总结现 有 业务 化遥 感 模式 利 弊 的基 础 上 ， 出 了监 测 土壤 水 分 的新 方 法— — 能 量 指 数 遥 提 感模 式 ， 这种 新方 法 不 仅 弥 补 了热 惯 量 方法 同 时获 得 昼夜 都无 云 的资 料 少 的 问题 ， 而且 从 理论 上 更 加 符 合植 物冠 层 温度 与 土 壤 水 分 成 反 比 的规 律 ， 作 使 物 生 长季节 的 土壤水 分 和干 旱 的遥 感 监测 的精 度有 所提高。
来气 象部 门 在 利 用 Ｎ Ａ 系 列 卫 星 动 态 监 测 干旱 ＯＡ 方面 做 了大 量 的 研 究 和应 用工 作 ， 得 了显 著 的业 取 务效 果 。 这 些 方 法 大 多 可 以 移 植 到 利 用 Ｅ Ｓ Ｏ ／
河 北 省 科 技 开 发 基 金 项 目 （５ ７ ７ ４ 资 助 ０ ２ ６ ０ Ｄ） 作 者 简介 ： 张文 宗 ， ，９ ６年 生 ， 男 １５ 高级 工 程 师 ， 要 从 事 卫 星 遥 感 应 用 研 究 和 生 态 遥 感 监 测 研 究 ， ｍａ ：ｂｘｗｚ ｙ ｈｏ ｃｎ．ｎ 主 Ｅ ｉ ｈ ｑｚ ＠ ａｏ ｏ１ｃ ｌ
运用MODIS对我国西南地区极端干旱情况监测与评估研究
运用MODIS 对我国西南地区极端干旱情况监测与评估研究——以2009～2010年遥感数据为例张小强1，冯 彬1，王云燕2（1. 江苏省环境科学研究院 江苏省环境工程重点实验室，江苏 南京 210036；2. 河海大学环境学院，江苏 南京 210036）摘 要： 文章利用中分辨率成像光谱仪（MODIS ）反演的干旱胁迫指数（DSI ）来监测我国西南地区2009～2010年极端干旱的持续时间、发生强度和空间分布等特征，进而评估DSI 的干旱监测能力，并验证其精度。
结果表明：我国西南地区在2009年11月至2010年3月期间遭遇了极端干旱。
作物受灾面积占研究区总面积的74%，其中中度干旱、严重干旱和极端干旱面积占总面积的20%、12.7%和13.2%。
空间分布上，云南东部、贵州西部和广西西部地区均遭受了持续干旱，干旱期间强度从轻度到极端。
将DSI 和标准化降水指数（SPI ）进行皮尔逊相关分析，以评估DSI 的监测结果。
结果表明：DSI 与SPI 的变化趋势在时间尺度较为一致，DSI 和时间尺度为3个月的SPI 的相关性系数最高（r =0.58），农业气象干旱的监测资料也验证了这一点。
研究表明，DSI 具有监测我国西南地区或全球其他类似地区极端干旱的能力。
关键词： 干旱；干旱胁迫指数；标准化降水指数；MODIS ；西南地区中图分类号： X321 文献标志码： A DOI ：10.16803/ki.issn.1004 − 6216.2020.01.024Monitoring and Evaluation of Extreme Drought in Southwest China Based the MODIS——A Case Study Based on 2009 ~ 2010 Remote Sensing DataZHANG Xiaoqiang 1，FENG Bin 1，WANG Yunyan 2（1. Jiangsu Provincial Key Laboratory of Environmental Engineering, Jiangsu Provincial Academy of Environmental Science,Nanjing 210036, China ；2. College of Environment, Hohai University, Nanjing 210036, China ）Abstract ： This article investigated whether Drought Severity Index (DSI) derived from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) had the capability of detecting the regional drought in the subtropical southwest China. The monthly remote sensing data based DSI were used to characterize the extent, duration, and severity of the drought from 2000 to 2010. The results showed that southwest China suffered an extreme drought from November 2009 to March 2010 (referred to as the “drought period ”). The area affected by the drought occupied approximately 74% of the total area of the study region, in which a moderate drought, severe drought, and an extreme drought accounted for 20%, 12.7% and 13.2% of the total area, respectively. Spatially,eastern Yunnan, western Guizhou and Guangxi suffered a persistent drought ranged from mild to extreme during the drought period.Pearson correlation analyses were performed between DSI and the in-situ meteorological station-based Standardized Precipitation Index (SPI) for validating the monitoring results. The results showed that the DSI corresponded favorably with the temporal change trend of the SPI. Furthermore, similar spatial patterns and temporal variations were found between the DSI and the 3-month SPI with the highest correlation (mean: r=0.58), as well as the agro-meteorological drought observation data. The analysis proved that the DSI could monitor the extreme drought with a fine resolution across subtropical southwest China, or other similar regions.Keywords ： Drought ；Drought Severity Index ；SPI ；MODIS ；Southwest China CLC number ： X321在各类农业气象灾害中，农业干旱造成的损失十分严重，是对农业生产威胁最大的灾害之一。
MODIS资料遥感监测土壤水分与干旱研究进展
害。与其他自然灾害相 比， 它出现的频率最高， 持续时问最
长 ， 响的范围 最大 ， 影 对农 业 生产 的直 接损 失也 最 重 。探
讨客观 、 态 、 动 实时 的土壤 水分 与干旱监 测方 法 ， 助于 采取 有 积极有效 的防 、 措施。土壤 水分与 干旱监 测 的方 法 主要有 抗 两类 ， 一类是利用地 面观测 站网进行土壤 湿度监测 ， 常见的方 法有 ： 称重 烘干法 、 中子法 、Ｄ Ｔ Ｒ法等 ， 主要优 点足 单点 测 其 量精度较高 ， 不足是采样点 有限加之土壤 特性不均一性强 ， 单
１ Ｍ ＤＳ资料监测干旱的优势 ＯＩ
美 国国家航空航天局 （ Ａ Ａ） １９ Ｎ Ｓ 自 ９ １年开始 实施 对地观
测系统（ Ｏ ） Ｅ Ｓ 计划。作为该系统中对地观测卫星中的第一颗
卫星 Ｔ ｒ （ ｅ ａ 拉丁语 ： ｒ 陆地 ） １９ 于 ９９年 １ ２月发射 成功 ， 志着 标 人类进 入了一个全面 的 、 系统的 、 实质 性 的、 高精 度 的地 球 较 观测 阶段 ， 星上共 载有 ５个对 地观测传感器 ， 中一个是 中 卫 其
段。本 文总结分析 了近年来利用 ＭＯ Ｉ ＤＳ资料监测土壤水分和干 旱的优势 ， 回顾 总结 了目前利用 ＭＯ Ｉ Ｄ Ｓ资料 监测土 壤 水分和干旱 的方法 ， 着重从光谱法 、 温度植被干 旱指数（ Ｖ Ｉ 空间法 、 Ｔ Ｄ） 植被水分 监测法 、 水分亏缺指 数法等几方面 进行 了重点介绍 ， 并对未来的发展趋势进行 了展望 。
MODIS短波红外水分胁迫指数及其在农业干旱监测中的适用性分析_董婷
变化就能引起短波红外光谱反射率的巨大变化，因 此短波红外波段的水分敏感特性更适合构建旱情 监测指数。
MODIS 数据有 36 个 波 段，光 谱 范 围 从 0． 4— 14． 4 μm。其提供的短波红外波段即第 6 波段和第 7 波段都位于水汽吸收区，分别近似对应水汽的吸 收谷和吸收峰，对水分状态的变化较为敏感，第 6 波 段和第 7 波段一定形式的组合能用来反映植被和土 壤含水量的变化。本文利用 MODIS 第 6 波段和第 7 波段经过大气纠正的反射率数据，建立短波红外光 谱特征空间。图 1（ a） 是研究区 2005 年第 193 天构 建的短波红外光谱特征空间。该光谱特征空间呈 现典型三角形分布，各种地物按一定规律分布在此 空间。由于植被对第 6 波段强烈反射，而且植被在 第 7 波段的反射率明显小于其在第 6 波段的反射 率，MODIS 两个短波红外波段数据散点图主要集中 在短波红外特征空间左上方，而且 AC 为土壤基线， 离基线 AC 越远，植被覆盖越高，靠近 AC 区域主要 是裸土区及低植被覆盖区。依据 MODIS 2005 年土 地覆盖分类产品提取出 2005 年第 193 天不同地物 类型并构建散点图，图 1（ b） 为水体区域短波红外波 段散点图，发 现 三 角 形 分 布 中 水 体 区 域 最 靠 近 原 点，离原点距离越近，土壤含水量越高，图 1（ c） 为裸 地以及低植被覆盖区域短波红外波段散点图，发现 植被覆盖越低越靠近土壤基线 AC。综合分析土壤 与植被波谱特性知图 1（ a） 中 A 点为湿润裸土区，C 点为干燥裸土区，B 点为全植被覆盖区。
作物区 2 维散点图，提取的基线斜率为Байду номын сангаас1． 1，而分别
利用裸地或低植被覆盖区（ 图 2（ d） ） 以及研究区所
不同旱胁迫对春小麦生育前期抗旱生理性状的影响
不同旱胁迫对春小麦生育前期抗旱生理性状的影响
王娜;董建力
【期刊名称】《安徽农业科学》
【年(卷),期】2015(000)036
【摘要】[目的]明确小麦生育前期旱胁迫对其抗旱生理性状的影响.[方法]在4种水分处理、不同生育期条件下测定水旱2个小麦品种的叶绿素含量和叶含水量.[结果]从分蘖到开花,叶绿素含量随着旱胁迫的增强而增加.在相同水分条件下,抗旱品种的叶绿素含量较非抗旱品种低,叶绿素含量与抗旱性关系密切.[结论]试验结果为小麦抗旱节水研究提供了参考.
【总页数】2页(P201-202)
【作者】王娜;董建力
【作者单位】宁夏师范学院,宁夏固原756000;宁夏医科大学,宁夏银川750004;宁夏农林科学院农业生物技术研究中心,宁夏银川750002
【正文语种】中文
【中图分类】S423
【相关文献】
1.PEG胁迫下不同抗旱性春小麦品种的理化性质比较 [J], 姚有华;谢德庆;叶景秀
2.旱胁迫对不同春小麦叶绿素含量的影响及与抗旱性的关系 [J], 董建力;许兴;李树华;朱林;景蕊莲
3.旱热胁迫互作对春小麦不同基因型产量性状的影响 [J], 董建力;李树华;惠红霞;孔德杰
4.不同水肥条件对抗旱春小麦新旱688产量和品质的影响 [J], 贾永红;孔建平;张彦红;叶秀娟;王新刚;魏海鹏
5.干旱胁迫对甘肃中部春小麦生理性状及灌水利用效率的影响 [J], 张健;张明;侯云鹏;王会蓉;赵福年
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基于MODIS数据的山东省农作物旱情遥感监测报告
基于MODIS数据的山东省农作物旱情遥感监测报告
隋学艳;梁守真;王素娟;侯学会;张晓冬
【期刊名称】《农业科学与技术（英文版）》
【年(卷),期】2016(017)008
【摘要】干旱胁迫能影响作物生长发育,给农业生产带来巨大危害.为了及时准确地掌握农作物旱情,本研究以山东省夏季农作物为研究对象,采用高等时间分辨率MODIS影像,建立了普适性较高的归一化差值植被指数,并通过观测分析其时间与空间维的变化情况判断农作物长势及旱情,从而建立了一种简便、高效的利用遥感技术监测旱情的方法.该方法适用于营养生长阶段的农作物,原理简单,操作方便,易于进行技术推广.
【总页数】5页(P1912-1916)
【作者】隋学艳;梁守真;王素娟;侯学会;张晓冬
【作者单位】山东省农业可持续发展研究所,山东济南250100;山东省农业可持续发展研究所,山东济南250100;山东省农业可持续发展研究所,山东济南250100;山东省农业可持续发展研究所,山东济南250100;山东省农作物种质资源中心,山东济南250100
【正文语种】中文
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基于MODIS数据的西北地区旱情监测
基于MODIS数据的西北地区旱情监测
杨秀海;卓嘎;罗奄
【期刊名称】《草业科学》
【年(卷),期】2011(028)008
【摘要】西北地区深居欧亚大陆腹地，是我国干旱最严重的地区之一，开展卫星遥感资料旱情监测工作，具有重要的现实意义。
利用M（）DIS合成产品数据MODllA2和M（）D13A2获取的归一化植被指数（NDVI）和地表温度（Ts）构建Ts—NDVI特征空间，依据该特征空间计算的温度植被干旱指数（TVDI）作为土壤湿度监测指标，分析了西北地区2007年6—9月每16d的土壤湿度。
研究表明，2007年6—9月，我国西北地区虽然没有发生大面积、较严重的旱情，但有较长时间和较大范围的轻旱到中旱。
同时，对土壤湿度数据进行验证发现，
【总页数】7页(P1420-1426)
【作者】杨秀海;卓嘎;罗奄
【作者单位】西藏高原大气环境科学研究所,西藏拉萨850000;西藏高原大气环境科学研究所,西藏拉萨850000;西藏高原大气环境科学研究所,西藏拉萨850000【正文语种】中文
【中图分类】S127
【相关文献】
1.基于MODIS数据的东乌珠穆沁旗旱情监测研究 [J], 岳胜如;李瑞平;徐冰;韩刚;胡文;王思楠
2.基于MODIS数据的蔗区旱情监测与评价——以广西崇左市为例 [J], 王君华;莫伟华;钟仕全;丁美花;孙涵
3.基于MODIS数据的河南省旱情监测研究 [J], 刘姗;杜明义;施新程
4.基于MODIS数据的河南省旱情监测研究 [J], 刘姗;杜明义;施新程;;;
5.基于MODIS数据的遥感旱情监测技术研究 [J], 熊立
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构建短波红外光谱特征空间，依据不同土地利用类型分析不同地物在光谱特征空间中的分布规律，提出 MODIS 短
波红外水分胁迫指数 MSIWSI。利用实测 20 cm 土壤相对湿度验证 MSIWSI、EVI 以及 MPDI 与实测数据相关性关系
并对比分析不同指数敏感性，利用不同物候期春小麦土壤墒情分析 MSIWSI 指数适用性。研究结果表明： 与其他指
作物区 2 维散点图，提取的基线斜率为 1． 1，而分别
利用裸地或低植被覆盖区（ 图 2（ d） ） 以及研究区所
有类型（ 图 2（ e） ） 2 维散点图提取的基线斜率均为
0． 93，依据一个时期所有地物类型构成的三角形分
布提取统一的土壤基线不能充分反映不同土地覆
盖类型在散点图中的不同分布，因此在模型构建中
变化就能引起短波红外光谱反射率的巨大变化，因 此短波红外波段的水分敏感特性更适合构建旱情 监测指数。
MODIS 数据有 36 个 波 段，光 谱 范 围 从 0． 4— 14． 4 μm。其提供的短波红外波段即第 6 波段和第 7 波段都位于水汽吸收区，分别近似对应水汽的吸 收谷和吸收峰，对水分状态的变化较为敏感，第 6 波 段和第 7 波段一定形式的组合能用来反映植被和土 壤含水量的变化。本文利用 MODIS 第 6 波段和第 7 波段经过大气纠正的反射率数据，建立短波红外光 谱特征空间。图 1（ a） 是研究区 2005 年第 193 天构 建的短波红外光谱特征空间。该光谱特征空间呈 现典型三角形分布，各种地物按一定规律分布在此 空间。由于植被对第 6 波段强烈反射，而且植被在 第 7 波段的反射率明显小于其在第 6 波段的反射 率，MODIS 两个短波红外波段数据散点图主要集中 在短波红外特征空间左上方，而且 AC 为土壤基线， 离基线 AC 越远，植被覆盖越高，靠近 AC 区域主要 是裸土区及低植被覆盖区。依据 MODIS 2005 年土 地覆盖分类产品提取出 2005 年第 193 天不同地物 类型并构建散点图，图 1（ b） 为水体区域短波红外波 段散点图，发 现 三 角 形 分 布 中 水 体 区 域 最 靠 近 原 点，离原点距离越近，土壤含水量越高，图 1（ c） 为裸 地以及低植被覆盖区域短波红外波段散点图，发现 植被覆盖越低越靠近土壤基线 AC。综合分析土壤 与植被波谱特性知图 1（ a） 中 A 点为湿润裸土区，C 点为干燥裸土区，B 点为全植被覆盖区。
2 研究方法
2． 1 MODIS 短波红外特征空间介绍
土壤光谱是组成土壤不同种类的矿物、有机质 和水的光谱特征的综合反映。对于同一种类型的 土壤，影响其反射率的主要因素是土壤含水量。水 存在两个强烈 的 吸 收 峰，中 心 分 别 在 1． 42 μm 和 1． 96 μm 波段处，在 1． 65 μm 波段处有一个吸收低 谷。当土壤 含 水 量 增 加 时，土 壤 反 射 率 会 降 低，且 在 1． 42 μm 和 1． 96 μm 附近水的吸收峰处形成反 射谷，谷深与含水量呈正比关系。Ben-Dor 和 Banin （ 1990） 的研究表明，短波红外的光谱特征可以用于 鉴定土壤中的有机物、水分含量以及土壤化学组分 等。在 1． 1—2． 5 μm 波段间，植被的光谱反射率基 本被液态 水 的 吸 收 特 征 所 控 制，叶 内 含 水 量 增 加， 其光谱反射率降低； 在 1． 42 μm 和 1． 96 μm 附近反 射率跌落，存 在 两 个 反 射 谷，其 谷 深 与 液 态 含 水 量 有关，在 1． 65 μm 附近有一个小的反射峰。上述分 析表明，在短波红外 1． 1—2． 5 μm 范围间，土壤及 植被的反射率特征与含水量密切相关，水在不同波 段处的吸收特征是影响土壤及植被波谱曲线变化 幅度的一个重要因素。土壤和植被在 1． 42 μm 和 1． 96 μm 附 近 的 反 射 谷 对 应 水 的 吸 收 峰，在 1． 65 μm 处的反射峰对应水的吸收谷。Fensholt 和 Sandholt （ 2003） 研究表明植被土壤水分状态的微小
董婷 等： MODIS 短波红外水分胁迫指数及其在农业干旱监测中的适用性分析
321
图 1 MODIS 短波红外特征空间不同土地覆盖类型 2 维散点图分布（ 2005 年第 193 天） Fig． 1 Scatter plots for different land cover classes in MODIS shortwave infrared spectral feature space （ 2005193）
上的任意一点 E（ Ｒ6 ，Ｒ7 ） 到短波红外特征空间土壤 基线 AC 的垂线 L 的距离 EF 来描述干旱的情况，同
1007-4619（ 2015） 02-0319-09
Journal of Ｒemote Sensing 遥感学报
MODIS 短波红外水分胁迫指数及其在 农业干旱监测中的适用性分析
董婷，孟令奎，张文
武汉大学 遥感信息工程学院，湖北 武汉 430079
摘 要： 植被土壤水分状态的微小变化能引起短波红外光谱反射率的巨大变化。利用 MODIS 第 6 波段和第 7 波段
收稿日期： 2013-12-27； 修订日期： 2014-07-22； 优先数字出版日期： 2014-07-29 基金项目： 国家科技支撑计划重点基金项目（ 编号： 2011BAH12B06-02） ； 水利部公益性行业科研专项（ 编号： 201001046） ； 高分辨率对地观测系统重 大专项（ 编号： 08-Y30B07-9001-13 /15） 第一作者简介： 董婷（ 1988— ） ，女，博士研究生，研究方向为遥感图像处理，灾害和环境遥感应用方面。E-mail： dongt@ whu． edu． cn 通信作者简介： 孟令奎（ 1967— ） ，男，教授，博士生导师，主要从事网络 GIS 及遥感应用研究。E-mail： lkmeng@ whu． edu． cn
320
Journal of Ｒemote Sensing 遥感学报 2015，19（ 2）
随着遥感数据的不断丰富，可用数据源日益增 多。其中 MODIS（ Moderate Ｒesolution Imaging Spectroradiometer） 数据提供了丰富的光谱波段，光谱范 围为 0． 4—14． 4 μm，尤其是其设计了两个对水分变 化极为敏 感 的 短 波 红 外 光 谱 波 段。学 者 们 基 于 MODIS 数 据 建 立 了 一 系 列 遥 感 干 旱 监 测 模 型 （ Caccamo 等，2011； Gu 等，2007，2008； Park 等， 2004； Ｒhee 等，2010； Wan 等，2004； Zhang 和 Jia， 2013； 程宇 等，2006） 。
Ghulam 等人（ 2007a） 根据地表光谱特征与土壤 水分的变化关系，提出垂直干旱指数 PDI （ Perpendicular Drought Index） ，利用 NIＲ-Ｒed 特征空间中任 意一点到土壤基线的垂直距离表征干旱状况，并使 用 MODIS 数据验证 PDI 在中国北部地区的有效性，
考虑到不同植被在不同物候期长势不同，在短 波红外特征空间中的反射率分布范围存在差异，依 据 MODIS 2005 年土地覆盖分类产品，分别提取出 研究区 2005 年第 193 天主要土地覆盖类型并构建 散点图 （ 图 2） ，发现灌丛、草地、作物区散点图均呈 现三角形分布，但形状非完全一致，图 2（ a） 是灌丛 区 2 维散点图，提取的基线斜率为 0． 98，图 2（ b） 是 草地 2 维散点图，提取的基线斜率为 0． 9，图 2（ c） 是
数相比，MSIWSI 模型与实测土壤湿度的相关性更高； MSIWSI 能够反映不同物候期春小麦土壤水分变化趋势，相关
性都达到极显著性水平。
关键词： MODIS 短波红外水分胁迫指数（ MSIWSI） ，干旱监测，土壤水分，植被覆盖度，土地利用类型
中图分类号： TP79
文献标志码： A
引用格式： 董婷，孟令奎，张文． 2015． MODIS 短波红外水分胁迫指数及其在农业干旱监测中的适用性分析． 遥感学报，19 （ 2） ：
发现 PDI 适用于裸土区以及植被生长季初期； 朱琳 等人（ 2010） 采用 FY-3A / MEＲSI 数据和 PDI 干旱指 数对中国北方典型干旱半干旱区域进行干旱监测 试验，证明 PDI 与实地观测 20 cm 土壤持水百分含 量有较好的负相关关系； 鉴于 PDI 的局限性，Ghulam 等人（ 2007b） 在 NIＲ-Ｒed 特征空间中考虑植被 覆盖信息，提出改进的垂直干旱指数 MPDI （ Modified Perpendicular Drought Index） ，实验证明 MPDI 能 较好反映研究区旱情动态变化，而且在高植被覆盖 区，MPDI 的干旱监测效果明显优于 PDI； 近期的研 究工作（ Shahabfar 等，2012； 冯海霞 等，2011； 杨学斌 等，2011） 也表明 MPDI 对干旱变化的响应比 PDI 敏 感，且在植被覆盖较好地区 MPDI 的监测效果比 PDI 更为有效。但是这类指数的构建都是基于一条固 定的特征空间土壤基线构建，而实际土壤线的形状 和性质不仅与土壤类型相关（ Ghulam 等，2007b） ，也 会受不同作物长势、不同土地覆盖类型影响。
319 － 327
Dong T，Meng L K and Zhang W． 2015． Analysis of the application of MODIS shortwave infrared water stress index