[发明专利]一种基于MODIS数据的旱情监测方法

说明书

本发明涉及一种基于MODIS数据的旱情监测方法，该方法通过获取目标地区的MODIS产品数据，并根据实际情况，选择MOD11A2产品中的白天地表温度数据（LST），MOD13A2产品中的植被指数（NDVI和EVI）数据，然后找出所有NDVI(EVI)值对应的地面温度值，并将其绘乘散点图；根据NDVI‑LST（EVI‑LST）的散点图，得到每个NDVI(EVI)值对应的LST的最大值和最小值，也就是我们求得的干边和湿边方程；最后根据植被指数（NDVI,EVI）和地表温度（LST）计算得到TVDI。

技术领域

本发明涉及一种基于MODIS数据的旱情监测方法，属于气象监测技术领域。

背景技术

土壤水分是水循环系统中陆地内循环系统的重要影响因子，它以降水，蒸发，径流等方式调控着全球的能量分配。土壤水分的分布状况以及存在形式对陆地与大气的能量分配、地表温度和植被生长状况等都会产生较大的影响，因此土壤水分对天气变化、农作物长势、旱情监测都具有重要意义。

获取土壤湿度数据可以通过遥感监测，野外实测土壤湿度数据和建立土壤湿度模型这三类方法实现。然而，野外实测的方法受限于土壤类型，植被密集度，地形，人工采集成本等约束，使得此方法无法在大面积区域开展。而土壤湿度建模的方法，在寻找影响土壤湿度状况的影响因子时，需要依靠足够的气象数据以确定因果关系，而且建立模型时参数冗杂，拟合的误差较大。随着科学技术的发展，不断提高的遥感技术为高时空分辨率的土壤湿度提供了研究的可能。多波段的遥感数据提供了大量的数据信息，使得研究高精度，大区域尺度，长时间序列的土壤湿度成为了可能。

利用温度-植被指数（Ts-NDVI/EVI）特征空间反演土壤湿度的基本原理是基于土壤湿度、植被指数和地表温度间相互间的联系：阳光加热植被冠层使其冠层的温度上升，而植被冠层又通过蒸腾和蒸发作用使得温度降低。因此，当土壤水分不足时，感热通量增加，蒸散作用减弱，冠层温度升高；反之,冠层温度降低。虽然土壤水分不能与陆地表面温度直接挂钩，但是在同一植被覆盖程度下，地表温度可以间接地反映出土壤水分情况。

许多学者使用以MODIS遥感影像获得的NDVI和 Ts为横 、纵坐标的散点图呈三角形，图像表明，Ts与NDVI的斜率与土壤湿度之间为一元线性关系，且Ts和NDVI构成的图中有很多等值线，因此可以用温度植被旱情指数（TVDI）来估计土壤浅层的含水量情况。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种无需实地测量土壤湿度并可定量地获得目标地区的旱情分布情况的旱情监测方法。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种基于MODIS数据的旱情监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：获取目标地区的MODIS产品数据，并根据实际情况，选择MODIS产品中的白天地表温度数据（LST）和植被指数数据（NDVI，EVI）；

步骤2：找出所有NDVI和EVI值对应的地面温度值LST，并分别绘制NDVI-LST和EVI-LST散点图；

步骤3：根据NDVI-LST和EVI-LST的散点图，得到每个NDVI和EVI值对应的LST的最大值和最小值；

步骤4：计算温度植被干旱指数（TVDI）

其中，Ts是任意像元的地表温度，Tsmin为某一植被指数对应的地表温度的最小值，Tsmax为某一植被指数对应的地表温度最大值。

对上述技术方案的进一步设计为，所述步骤1中的白天地表温度数据LST采用两个8天MOD11A2产品中的白天地表温度数据，利用ENVI软件的波段运算，通过最大值合成公式：

b1>b2 (1)

合成的16天的白天地表温度数据LST；