[发明专利]一种基于数据挖掘的干旱监测方法

说明书

本发明公开了一种基于数据挖掘的干旱监测方法，方法步骤如下，步骤1，对MODIS植被指数产品、地表温度产品、蒸散产品进行数据重构；步骤2，根据步骤1中得到的植被指数及DEM数据，对TRMM降水产品进行降尺度；步骤3，再提取植被异常指数、温度异常指数、蒸散异常指数、降水异常指数；步骤4，以分类回归树模型构建统计回归规则和线性拟合模型得到干旱监测模型。与现有技术相比较，本发明综合考虑干旱监测中的多源遥感空间信息，包括降水、蒸散、植被生长状态、土地利用类型、海拔高度等因素，采用空间数据挖掘，构建干旱监测模型，提高干旱监测的精度。

技术领域

本发明涉及一种环境监测领域，尤其涉及一种基于数据挖掘的干旱监测方法。

背景技术

传统的干旱监测局限于利用分布在地面比较稀疏点上的土壤含水量数据来监测旱情及分布范围。由于地面监测数据量少，代表性差，无法实现大范围干旱灾害的动态监测。而卫星遥感信息因其宏观、动态、客观、时效性好的特点，为大范围的干旱灾害监测提供了一种高效、便捷的技术平台。

遥感技术是获取陆地表面分布式信息的必要手段。自从遥感技术转向民用以来，利用遥感技术监测区域干旱成为遥感应用的主要内容之一，国内外已做了不少工作。土壤含水量是地球水分平衡的一个重要组成部分，也是研究干旱的重要指标。常规的土壤水分测量方法有土钻取土称重和中子仪法，但由于监测点位置及布局的问题，观测的代表性较差，且无法实现大范围的实时动态监测。通过遥感方法监测土壤水分和植被水分状态可以间接实现对干旱的监测。由于土壤水分和植被水分在不同电磁波谱波段上呈现不同的特性，目前国内外干旱遥感监测通过可见光一近红外、短波红外、热红外和微波等波段实现，比较成熟的方法可归纳为五类：热惯量法、作物缺水指数法、植被指数法、微波遥感和考虑冠层温度的植被指数法的方法。

热惯量法利用引起土壤表层温度变化的热惯量特性，根据热惯量与土壤含水量的相关关系，通过卫星遥感获取土壤温度，从而实现对土壤水分的研究。热惯量模型在实际应用中需要根据地表实际状况对模型参数进行调整，推广应用存在一定的限制。

作物缺水指数是利用热红外遥感温度和常规气象资料监测植被条件下的土壤水分。作物缺水指数法具有明确的物理意义，但由于用到的气象数据需要从当地气象台站得到，因此这种方法的精度取决于地面气象数据的代表性，用个别气象站点的观测数据代表整个区域的情况往往不尽合理。

植被指数法根据植被指数时间序列建立旱情监测指标，如VCI等。由于一个地区的气候状况、土壤类型质地、植被分布、地形条件等因素都会影响植被指数的变化，这类方法在不同地区的监测精度存在差异。同时由于植被指数相对于气象条件存在滞后性，因此降低了此类方法在较大面积区域的适用性。

微波遥感监测土壤水分的原理是地表的介电特性、发射率和土壤水分间存在显著的相关关系。同时微波遥感具有全天时、全天候等独特优势，是监测干旱非常有希望的方法。但是由于微波收地表参数影响较大，数据获取较难，目前实际应用不如前三种方法普遍。

可见光、短波红外、热红外的结合应用是目前干旱遥感监测的发展方向。通过不同波段组合可以反演出地表温度(LST)、植被指数、反照率等反映水分状态的因子，这些因子的综合应用可以提高水分反演的精度。

遥感干旱监测方法因具有高时空分辨率且能获取区域连续空间上的旱情而得以广泛应用，然而以往的遥感干旱监测方法多侧重于考虑土壤、植被等单一因素，特别是大多数遥感干旱监测方法不能反映致旱因素中的降水盈亏信息，单一的从植被指数或地表温度以及他们的组合生成的监测指数在干旱监测中存在很大不确定性。随着微波雷达遥感技术的发展，从连续空间面上获取大气实时降水成为可能，特别是热带降水测量计划(TropicalRainfall Measuring Mission，TRMM)卫星的发射，为干旱综合监测提供了一种新的遥感数据源，然而其空间分辨率较粗，无法反映较为精细的地表覆盖，需要进行空间降水降尺度后才能应用干旱监测中。本发明综合考虑干旱发生发展过程中的土壤水分胁迫、植被生长状态和气象降水盈亏等致旱因素，基于多源遥感数据建立一种新的干旱监测模型。