基于多光谱数据的植被水分反演及其在旱情评估中的应用分析
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一
个滞后的过程 ，因而降水 的变化对植被水 的影响也存在一定滞后效应 。 在上述分析基础之 ， 时间和空 从
问尺度对植被水分在旱情监测和评估中的应用进行了评价 。通过时 间合 成以及与 其他数据 （ 如历 史数据 ） 的 结合 ，呵克服多光谱 数据的 自身不足 ， 提高多光谱 遥感 数据在旱情 监测 和评估 的应用性 。 关键词 多光谱遥感 ； 植被水分 ；旱情监测
存在着时效性 差、代 表 范 围有 限 、需要 大 量 人力 物 力 的缺
点 ，难 以 实 现 实 时 、 范 的 动 态 监 测 。随 着 遥 感 技 术 的 不 大
断发展 ，利用遥感手段进 行植 被水分 监测 ， 弥补 了传 统方法 的不足 ，为实时 、 快速 、大范 围的动态监测 和 区域 评估 提供
源。
干旱是影 响我 闲工农业生产和社会经济发展的 主要 自然 灾 害之一 。遥感数据 困其 自身特点 ，在 旱灾监测 、旱情 评估 中发挥 ＿ 『重要作用 ， 为抗旱救灾提供 了实时 、动态 的旱情评
估 数 据 。目 前 ， 用 较 为 Ｊ 的 旱情 遥 感 监 测 评 估 方 法 ，主 应 泛
传感器之一 ， 拥有 ３ ６个波段的光谱观测数据 ， 这些数据有 助 于深入理解全球陆地 、海洋 和低层 大气 内的动 态变化 过程 。 ＭＯＤ Ｓ５０ｍ数据集 中有 ７个波 段 （ １ ，包括 ｒ植 被状 Ｉ ０ 图 ）
践 ，同时 在 灾 评 估 、火 险评 价 等 方 面 也 得 到 了 一 定 应
作为重要的植被状态指数 ， 早情监测 与评估 中得到 了一定 在 本文以 ２ １ ０ ０年初西 南地 发牛 的大旱 为案例 ， 用 多 利 光谱遥感数据进 行植 被含水量的提取 和时序分析 ， 结合 台 并 站的气象数据 ， 对植被含水量在旱情监测 中的应 用进行 分
析。
监测诸方面也都起着重要的作用 。 传统野外 采样实测 的方法
基 于 多光谱 数 据 的植 被水 分 反演 及 其在 旱情 评 估 中的应用 分 析
王 丽涛 ，王世新 ，周 艺 ，刘文亮 。 ，王福涛
１ ．中国科学 院遥感应用研究所遥感科 学国家重点实验室 ， 北京 ２ ．中国科学 院研究生 院， 北京 １０ ３ ００９ １０ ０ ０ １１
摘
要
植被作为干旱的承载体 ， 含水量 的变化反映 了旱情 的时空分布 以及受 旱程度 。文章从 监测 原理 、 其
植被水分表征 以及遥感数据反演模型等 三个方 面 ， 开展 了基 于多光谱 遥感 数据 的植 被水 分反演 方法研 究 。 以２１ ０ ０年春季两 南四省为应用 案例 ， 行 了植 被水分 的反演 和时空分 析 ， 与气象数据 进行 了相关性分 进 并 析 。结果 表明 ： ２ １ 旱情 中，降水对植被水分变化具 有一定 的影响 ；然而 由于植被 吸收降水 的过程是 在 ００年
收 稿 日期 ：２ １—２１ 。 订 日期 ： ０ ｌ０一７ ０ ０１ ４ 修 ２ １一３Ｏ
同时 ，为分 析 基 于遥 感 数 据 的植 被 水 分 含 量 在 情 评 估
基金项 目：ＨＪ１ 一 卫星数据应用研究 专题 （０ ９ ２ ８ 和中国科 学院知识创新重要方向项 目（ Ｃ 一 ２ ０ Ａ０ Ａ０ ） ＫＺ Ｘ２Ｙｗ ３０ ） Ｑ０ —７ 资助 作者简 介：王丽涛，１７ ９ ９年生 ，中国科学院遥感应用研究所 助理研究员 ｅｍａｌ ａ ｇｔ ｒａ ａ．ｎ － ｉ ：ｗ ｎ ｌ ｓ． ｃｃ ＠ｉ
文献标识码 ： Ａ 要 有 基 于 土 壤 热 惯 量 的 旱情 监 测 方 法 ｌ Ｊ 于 土 壤 波 谱特 ６ 、基 ’
中 图分 类 号 ：Ｔ ７ Ｐ５
引 言
水是万物之源 、生命 之本 ， 也是植 物生长 过程 中不 可或 缺 的重要物质之一 。 植被水 分是植被健康 ， 尤其 足农作 物生
用 ’ 。
态 、 分监测所 需的红 、近红 以及短波 红外波段 ；同时 ，其 水
全球 １ ～２ｄ的重复覆 盖周期 以及 ２３ ０ｋ 的｛ 描 幅宽 ， ３ ｍ － １ 使 得监测具有较高的时 间周期 和较大 的 间覆盖范 围。因此 ， 在本文 中选用 了 ＭＯＤ Ｓ数据作为植被水 分 监测 的遥感数 据 Ｉ
长状 况 的 重 要 评 价 指 标 ， 火 灾 监 测 、毕 灾 监 测 和 生 态 安 全 在
征 的 旱 情 监 测方 法 Ｉ 、 于 蒸 散 模 型 的 旱 情 监 测 方 法 ｜ “ ８ ］ 基 １
和基于植被指数的旱情监测方法ｌ １
应用 。
等 。 中，植被 含水 量 其
了重 要 的数 据 源 。利 川 遥 感 反 演 植 被 水 分 的 研 究 开 始 于 ２ ０
１ 数
据
世纪 ７ 年代后期 。 Ｏ 根据传感器数据源特征 ，町分为光学遥感 监测方法｜ 、 外遥感 临测方 法ｌ 和 微波遥 感监测 方 法＿ 。 】 红 ］ ２ ３ ］ 利用 多光谱光学遥感数据进行植被水分监测 叮根据可见光到 短波红外 与植被特征 的相关件 ，建立适 当的模 型 ， 而进行 从
第 ３ 卷 ， １ Ｒ ｌ 第 ０ ２０１１年 １ ０月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｖ ｌ １Ｎ ．０ｐ２０—８８ ｏ ３ ， ｏ１ ，ｐ８４ ０ 。 ２
Ｏｃ ｏ ｅ ，２ １ ｔｂｒ ０ １
Ｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃ ｒ ｌＡｎ ｌ ｓｓ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔａ ａｙ ｉ
植 被 水 含 昔 反 演 的方 法 。对此 研 究 人 员 进 行 了大 量 研 究 和 实
中分辨率成像光谱仪 （ ｄ ｒｔ－ｅｏｕｉｎｉ ｇ ｇｓｅ— ｍｏ ｅａｅｒｓｌｔ ｏ ｍａｉ ｐｃ ｎ
ｔ ｒｄｏ ｔｒ Ｍ（Ｄ Ｓ 是 Ｔｅｒ ｒ ａ ｉ ｅ ， ） Ｉ） ｏ ｍｅ ｒａ和 Ａｑ ａ卫 星 上搭 载 的 主 要 ｕ
个滞后的过程 ，因而降水 的变化对植被水 的影响也存在一定滞后效应 。 在上述分析基础之 ， 时间和空 从
问尺度对植被水分在旱情监测和评估中的应用进行了评价 。通过时 间合 成以及与 其他数据 （ 如历 史数据 ） 的 结合 ，呵克服多光谱 数据的 自身不足 ， 提高多光谱 遥感 数据在旱情 监测 和评估 的应用性 。 关键词 多光谱遥感 ； 植被水分 ；旱情监测
存在着时效性 差、代 表 范 围有 限 、需要 大 量 人力 物 力 的缺
点 ，难 以 实 现 实 时 、 范 的 动 态 监 测 。随 着 遥 感 技 术 的 不 大
断发展 ，利用遥感手段进 行植 被水分 监测 ， 弥补 了传 统方法 的不足 ，为实时 、 快速 、大范 围的动态监测 和 区域 评估 提供
源。
干旱是影 响我 闲工农业生产和社会经济发展的 主要 自然 灾 害之一 。遥感数据 困其 自身特点 ，在 旱灾监测 、旱情 评估 中发挥 ＿ 『重要作用 ， 为抗旱救灾提供 了实时 、动态 的旱情评
估 数 据 。目 前 ， 用 较 为 Ｊ 的 旱情 遥 感 监 测 评 估 方 法 ，主 应 泛
传感器之一 ， 拥有 ３ ６个波段的光谱观测数据 ， 这些数据有 助 于深入理解全球陆地 、海洋 和低层 大气 内的动 态变化 过程 。 ＭＯＤ Ｓ５０ｍ数据集 中有 ７个波 段 （ １ ，包括 ｒ植 被状 Ｉ ０ 图 ）
践 ，同时 在 灾 评 估 、火 险评 价 等 方 面 也 得 到 了 一 定 应
作为重要的植被状态指数 ， 早情监测 与评估 中得到 了一定 在 本文以 ２ １ ０ ０年初西 南地 发牛 的大旱 为案例 ， 用 多 利 光谱遥感数据进 行植 被含水量的提取 和时序分析 ， 结合 台 并 站的气象数据 ， 对植被含水量在旱情监测 中的应 用进行 分
析。
监测诸方面也都起着重要的作用 。 传统野外 采样实测 的方法
基 于 多光谱 数 据 的植 被水 分 反演 及 其在 旱情 评 估 中的应用 分 析
王 丽涛 ，王世新 ，周 艺 ，刘文亮 。 ，王福涛
１ ．中国科学 院遥感应用研究所遥感科 学国家重点实验室 ， 北京 ２ ．中国科学 院研究生 院， 北京 １０ ３ ００９ １０ ０ ０ １１
摘
要
植被作为干旱的承载体 ， 含水量 的变化反映 了旱情 的时空分布 以及受 旱程度 。文章从 监测 原理 、 其
植被水分表征 以及遥感数据反演模型等 三个方 面 ， 开展 了基 于多光谱 遥感 数据 的植 被水 分反演 方法研 究 。 以２１ ０ ０年春季两 南四省为应用 案例 ， 行 了植 被水分 的反演 和时空分 析 ， 与气象数据 进行 了相关性分 进 并 析 。结果 表明 ： ２ １ 旱情 中，降水对植被水分变化具 有一定 的影响 ；然而 由于植被 吸收降水 的过程是 在 ００年
收 稿 日期 ：２ １—２１ 。 订 日期 ： ０ ｌ０一７ ０ ０１ ４ 修 ２ １一３Ｏ
同时 ，为分 析 基 于遥 感 数 据 的植 被 水 分 含 量 在 情 评 估
基金项 目：ＨＪ１ 一 卫星数据应用研究 专题 （０ ９ ２ ８ 和中国科 学院知识创新重要方向项 目（ Ｃ 一 ２ ０ Ａ０ Ａ０ ） ＫＺ Ｘ２Ｙｗ ３０ ） Ｑ０ —７ 资助 作者简 介：王丽涛，１７ ９ ９年生 ，中国科学院遥感应用研究所 助理研究员 ｅｍａｌ ａ ｇｔ ｒａ ａ．ｎ － ｉ ：ｗ ｎ ｌ ｓ． ｃｃ ＠ｉ
文献标识码 ： Ａ 要 有 基 于 土 壤 热 惯 量 的 旱情 监 测 方 法 ｌ Ｊ 于 土 壤 波 谱特 ６ 、基 ’
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引 言
水是万物之源 、生命 之本 ， 也是植 物生长 过程 中不 可或 缺 的重要物质之一 。 植被水 分是植被健康 ， 尤其 足农作 物生
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态 、 分监测所 需的红 、近红 以及短波 红外波段 ；同时 ，其 水
全球 １ ～２ｄ的重复覆 盖周期 以及 ２３ ０ｋ 的｛ 描 幅宽 ， ３ ｍ － １ 使 得监测具有较高的时 间周期 和较大 的 间覆盖范 围。因此 ， 在本文 中选用 了 ＭＯＤ Ｓ数据作为植被水 分 监测 的遥感数 据 Ｉ
长状 况 的 重 要 评 价 指 标 ， 火 灾 监 测 、毕 灾 监 测 和 生 态 安 全 在
征 的 旱 情 监 测方 法 Ｉ 、 于 蒸 散 模 型 的 旱 情 监 测 方 法 ｜ “ ８ ］ 基 １
和基于植被指数的旱情监测方法ｌ １
应用 。
等 。 中，植被 含水 量 其
了重 要 的数 据 源 。利 川 遥 感 反 演 植 被 水 分 的 研 究 开 始 于 ２ ０
１ 数
据
世纪 ７ 年代后期 。 Ｏ 根据传感器数据源特征 ，町分为光学遥感 监测方法｜ 、 外遥感 临测方 法ｌ 和 微波遥 感监测 方 法＿ 。 】 红 ］ ２ ３ ］ 利用 多光谱光学遥感数据进行植被水分监测 叮根据可见光到 短波红外 与植被特征 的相关件 ，建立适 当的模 型 ， 而进行 从
第 ３ 卷 ， １ Ｒ ｌ 第 ０ ２０１１年 １ ０月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｖ ｌ １Ｎ ．０ｐ２０—８８ ｏ ３ ， ｏ１ ，ｐ８４ ０ 。 ２
Ｏｃ ｏ ｅ ，２ １ ｔｂｒ ０ １
Ｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃ ｒ ｌＡｎ ｌ ｓｓ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔａ ａｙ ｉ
植 被 水 含 昔 反 演 的方 法 。对此 研 究 人 员 进 行 了大 量 研 究 和 实
中分辨率成像光谱仪 （ ｄ ｒｔ－ｅｏｕｉｎｉ ｇ ｇｓｅ— ｍｏ ｅａｅｒｓｌｔ ｏ ｍａｉ ｐｃ ｎ
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