[发明专利]一种基于地表水热过程的生态干旱监测预报系统及方法

权利要求书

1.一种基于地表水热过程的生态干旱监测预报系统，其特征在于，所述基于地表水热过程的生态干旱监测预报系统设置有电脑、水蒸气探测器、支杆、电池、信息处理器、地表温度探测器、地表水温探测器；

所述水蒸气探测器底部设置有支杆，支杆位于水蒸气探测器底部，通过螺栓固定在水蒸气探测器底部；所述信息处理器侧面设置有电池，电池位于信息处理器侧面，通过螺栓固定在信息处理器侧面。

2.如权利要求1所述的基于地表水热过程的生态干旱监测预报系统，其特征在于，所述信息处理器通过数据线分别与电脑、水蒸气探测器、地表温度探测器、地表水温探测器相连接。

3.如权利要求1所述的基于地表水热过程的生态干旱监测预报系统，其特征在于，所述电池通过导线分别与信息处理器、水蒸气探测器、地表温度探测器、地表水温探测器相连接。

4.一种基于权利要求1所述基于地表水热过程的生态干旱监测预报系统的基于地表水热过程的生态干旱监测预报方法，其特征在于，所述基于地表水热过程的生态干旱监测预报方法通过地表温度探测器对地表温度进行探测，通过地表水温探测器对地表水的温度进行实时监测和探测，通过水蒸气探测器对空气中水蒸气进行探测，通过支杆对水蒸气探测器进行支撑，通过信息处理器对探测器所探测的数据进行处理，在通过电脑对数据进行分析；在使用时，将支杆插入到地表水旁边，让水蒸气探测器位于地表水上方表面，通过地表水表面的水蒸气含量探测出地表水的蒸发程度，将地表水温探测器放入到地表水里，在启动信息处理器，各个探测器所探测出的数据传递到信息处理器，对信息进行处理后将信息传递到电脑上，通过电脑将各种信息呈现出来，通过电脑对地表水热过程进行数据分析，得出干旱的信息，对干旱信息进行检测和预报。

5.如权利要求4所述的基于地表水热过程的生态干旱监测预报方法，其特征在于，所述基于地表水热过程的生态干旱监测预报方法进一步包括：把遥感监测与生态系统植被受旱成灾关键因素有机地结合起来，构建综合监测模型，从植被叶面绿度指数、叶冠温度和监测区降雨等三个方面的时空动态变化，对植被真实水热胁迫程度进行综合分析评价，建立生态系统缺水受旱程度的综合监测方法；

根据生态系统植被受旱成灾的过程建立生态干旱监测综合模型，以遥感干旱指数和气象干旱指数为基础，建立能够适用于快速开展生态干旱监测评价的综合模型；该模型将包括：基于遥感数据的植被缺水指数和基于气象降雨数据的干旱指数；通过这两方面的有机结合。

6.如权利要求5所述的基于地表水热过程的生态干旱监测预报方法，其特征在于，当植被受干旱胁迫时，植被指数和叶冠温度的这种密切关系是生态干旱灾遥感监测的基本原理；利用植被供水指数VSWI表示生态系统植被干旱胁迫程度，其计算公式如下：

式中VSWI是植被供水指数，NDVI是植被指数，T_s为叶冠温度；

计算得植被供水指数后，根据NDVI的大小，分成不同的植被覆盖等级，针对每一个等级分别建立植被供水模型，把植被供水指数进行标准化，计算公式如下：

式中SDI是标准化后的植被供水指数，取0-100，其中SDI＝0表示严重干旱，SDI＝100表示非常湿润；VSWI_d是最旱时的植被供水指数，VSWI_w是最湿润时的植被供水指数；确定方法如下：NDVI的分级步长可设为d，当NDVI的分布空间为n～(n+d)，适宜植被生长的温度空间为T1～T2时，则VSWI_d＝(n+d)/T2，VSWI_w＝(n+d)/T1。

7.如权利要求4所述的基于地表水热过程的生态干旱监测预报方法，其特征在于，采用改进型的降雨距平指数模型，改进后的模型如下：

式中DRI是改进型降雨距平指数，R为监测期内的降雨量，ARI为改进的多年平均降雨量。

8.如权利要求4所述的基于地表水热过程的生态干旱监测预报方法，其特征在于，植被旱情监测计算方法包括：

(1)监测期内有充足的降水，如一旬内降水量大于50-80mm，那么这一像元或地区在该监测期内将识别为无干旱胁迫，而确定为湿润；如果降水量超过80mm，则确定为过湿；

(2)监测期内没有充足的降水，但上期确定为湿润或者过湿，则本监测期内的干旱程度需要考虑上期降水对本期的影响；利用综合降水距平指数模型来进行确定，计算公式如下：

MSRI＝A₁×SRI₁+A₂×SRI₂；

式中MSRI是考虑多旬降雨量的综合降水距平指数，取值0-100，MSRI值越大越湿润；SRI₁和A₁是监测期的降雨距平指数及其权重；SRI₂和A₂是上个监测期的降雨距平指数及其权重；由于当旬的降雨对旱情影响更加大，监测期和上期的权重可以考虑分别取：A₁＝0.6和A₂＝0.4；

(3)监测期和上期匀没有足够的降雨能够满足植被正常生长发育需要，那么，本发明就需要追逆到更前一时期的降雨状况，直到发现那个旬的降雨完全能够满足植被生长需要，即降雨量大于生态供水量；综合降水距平指数如下：

MSRI＝A₁×SRI₁+A₂×SRI₂+......+A_k×SRI_k(k<8)；

式中SRI_k和A_k是以前第k个监测期的降雨距平指数及其权重；k<8；分别对每旬的降雨距平指数赋予不同的权重；当SRI₁＝100时，取MSRI＝SRI₁，说明如果当旬降雨相当多，足够湿润则不至于发生干旱；

生态干旱是这两个关键因子共同作用的结果，建立标准化生态干旱指数，如下式所示：

SADI＝B₁×SDI+B₂×MSRI；

式中SADI为生态干旱综合监测指数，B₁、B₂分别是植被缺水指数和降水距平指数的权重，根据不同的时期和地表类型来确定；

计算得到生态干旱综合监测指数以后，根据土地利用图，结合地理信息系统技术，分析生态干旱的情况；同时叠加上行政界线图，分析不同区域生态干旱状况，统计每个区域生态干旱面积，进行灾情评估。