基于MODIS數(shù)據(jù)溫度植被干旱指數(shù)干旱監(jiān)測(cè)指標(biāo)的等級(jí)劃分

吳 黎

(黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 遙感技術(shù)中心, 哈爾濱 150086)

基于MODIS數(shù)據(jù)溫度植被干旱指數(shù)干旱監(jiān)測(cè)指標(biāo)的等級(jí)劃分

吳 黎

(黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 遙感技術(shù)中心, 哈爾濱 150086)

采用2000—2014年每年6—9月的黑龍江省MODIS數(shù)據(jù)，計(jì)算溫度植被干旱指數(shù)(TVDI)。以過(guò)去15 a的全省40個(gè)旱作農(nóng)業(yè)站點(diǎn)以旬為單位的土壤相對(duì)濕度為研究對(duì)象，與MODIS數(shù)據(jù)得到的TVDI相對(duì)應(yīng)，根據(jù)土壤相對(duì)濕度的農(nóng)業(yè)干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，制定TVDI的干旱監(jiān)測(cè)等級(jí)。結(jié)果顯示：TVDI被分為5個(gè)等級(jí)，TVDI<0.46為無(wú)旱，TVDI在0.46～0.57為輕旱，TVDI在0.57～0.76為中旱，TVDI在0.76～0.86為重旱，TVDI≥0.86為特旱。利用2011年實(shí)地測(cè)取土壤相對(duì)濕度數(shù)據(jù)對(duì)該等級(jí)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明，驗(yàn)證結(jié)果準(zhǔn)確度達(dá)到83%。證實(shí)了該等級(jí)劃分結(jié)果的準(zhǔn)確性。

溫度植被干旱指數(shù); MODIS; 干旱; 等級(jí)劃分; 黑龍江省

黑龍江省是典型的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，旱災(zāi)一直是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要自然災(zāi)害之一，全省正常干旱年份內(nèi)易旱面積占總播種面積的40%左右，年平均降水量約530 mm，但由于年內(nèi)降水分配不均，這也是造成干旱的主要原因。另外，省內(nèi)土壤大部分土質(zhì)粘重，透水不良，有的土壤類型容水量低、風(fēng)蝕嚴(yán)重，這些均為干旱發(fā)生提供條件。再加上省內(nèi)地下水埋藏較深，補(bǔ)給量不穩(wěn)定，淺層地下水含量少，也易于發(fā)生干旱。土壤水分是監(jiān)測(cè)土壤旱情的重要指標(biāo)，研究者大都從土壤水分入手來(lái)監(jiān)測(cè)土壤干旱情況。在研究方法上，國(guó)內(nèi)一般利用歸一化植被指數(shù)(NDVI)、植被條件指數(shù)(VCI)、溫度條件指數(shù)(TCI)、作物水分脅迫指數(shù)(CWSI)、溫度植被干旱指數(shù)(TVDI)等指數(shù)中的一種指數(shù)作為旱情監(jiān)測(cè)的指標(biāo)。毛學(xué)森等[1]發(fā)現(xiàn)冬小麥在受到水分脅迫時(shí)NDVI對(duì)土壤水分的反應(yīng)具有一定的滯后性，所以將地表溫度和植被指數(shù)聯(lián)合起來(lái)監(jiān)測(cè)土壤水分效果更好。

眾多研究表明TVDI與土壤水分有較高的相關(guān)性，如韓麗娟等[2]詳細(xì)解釋了NDVI-Ts構(gòu)成的空間，并用蒸散和溫度植被干旱指數(shù)解釋了NDVI-Ts特征空間的內(nèi)涵；劉良云等[3]利用兩者關(guān)系對(duì)地物進(jìn)行分類，提取了植被覆蓋和土壤水分的信息；姚春生等[4]利用MODIS數(shù)據(jù)得到的TVDI反演了新疆地區(qū)2個(gè)月的土壤水分；王鵬新等[5]在NDVI-Ts構(gòu)成的三角形空間和TVDI的基礎(chǔ)上，提出了條件植被溫度指數(shù)(VTCI)模型監(jiān)測(cè)土壤水分和干旱。齊述華等[6]利用不同時(shí)相的NDVI-TS特征空間對(duì)全國(guó)進(jìn)行了旱情監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，TVDI與土壤濕度顯著相關(guān)，用來(lái)大范圍評(píng)價(jià)旱情是合理的。監(jiān)測(cè)中提到以TVDI作為旱情分級(jí)指標(biāo)，將旱情劃分5級(jí)，按TVDI值(0～1間)平均分配。莫偉華等[7]采用VSWI法作為農(nóng)地的干旱指標(biāo)，并根據(jù)典型代表區(qū)的平均VSWI值劃分旱情等級(jí)，評(píng)估了研究區(qū)的干旱情況。范遼生等[8]推導(dǎo)出利用TVDI和干、濕邊土壤水分計(jì)算土壤含水量的方程，利用方程反演了杭州市伏旱期間土壤表層的相對(duì)濕度，結(jié)果表明反演值和實(shí)測(cè)值之間的平均絕對(duì)誤差較小。該研究雖支持了TVDI法反演土壤相對(duì)水分，但并沒(méi)有劃分相應(yīng)的土壤干旱等級(jí)，即TVDI土壤干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有量化，想要快速、準(zhǔn)確地分析土壤干旱及旱災(zāi)情況仍需大量的研究工作。研究TVDI與土壤水分相關(guān)性文獻(xiàn)很多，且大都是找到TVDI與土壤水分的關(guān)系模型，然后按照土壤水分值的干旱等級(jí)劃分將TVDI再進(jìn)行分等定級(jí)，或者直接將TVDI值平均劃分作為干旱等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)。在TVDI與土壤水分關(guān)系模型構(gòu)建中會(huì)存在系統(tǒng)和人為誤差。

本研究以黑龍江省15年40個(gè)市縣氣象觀測(cè)站點(diǎn)觀測(cè)的旱作農(nóng)業(yè)樣點(diǎn)為研究對(duì)象，利用MODIS數(shù)據(jù)和土壤相對(duì)濕度觀測(cè)資料，采取“天基”與“地基”相結(jié)合的方式，以《氣象干旱等級(jí)》[9](GB/T20481—2006)為依托，提出溫度植被干旱指數(shù)(TVDI)遙感干旱監(jiān)測(cè)指標(biāo)的干旱等級(jí)，旨在深化研究這種近實(shí)時(shí)定量化的干旱監(jiān)測(cè)方法，補(bǔ)充以TVDI值平均分配的方法作為農(nóng)地旱情指標(biāo)的不足，進(jìn)一步加強(qiáng)該方法監(jiān)測(cè)土壤旱情的精度。

1 材料與方法

1.1 氣象數(shù)據(jù)

40個(gè)氣象站點(diǎn)分布情況見(jiàn)圖1。采用2000—2014年每年6—9月以旬為時(shí)間單位的氣象站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集中包括土壤10，20，50，70，100 cm深度的土壤相對(duì)濕度數(shù)據(jù)。

1.2 遙感數(shù)據(jù)

本研究利用MODIS標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品中的16 d合成的植被指數(shù)MOD13 A2，8 d合成的地表溫度MOD11 A2數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)時(shí)間與氣象數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)，計(jì)算同時(shí)期同地點(diǎn)的土壤相對(duì)濕度相對(duì)應(yīng)的TVDI值。計(jì)算TVDI時(shí)，需將NDVI及Ts數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一獲取時(shí)間段內(nèi)，因此將臨近的兩個(gè)8 d合成的MOD11 A2數(shù)據(jù)以最大值法合成16 d的MOD11 A2數(shù)據(jù)。

圖1氣象站監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布

遙感數(shù)據(jù)獲取后，利用Modis Tool工具進(jìn)行圖幅投影變換，在ID/ENVI環(huán)境中，分別對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行圖幅拼接、研究區(qū)裁剪及數(shù)據(jù)合成，其次以0.01的NDVI閾值為步長(zhǎng)構(gòu)建NDVI-Ts特征空間模型并同時(shí)計(jì)算TVDI。最后利用MCD12 Q1土地覆蓋類型產(chǎn)品提取農(nóng)用地，利用ENVI的掩膜技術(shù)，將黑龍江省內(nèi)非農(nóng)用地區(qū)域進(jìn)行過(guò)濾處理。

1.3 研究方法

1.3.1 TVDI模型法 國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究了各種空間尺度和時(shí)間分辨率的植被指數(shù)和地表溫度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)NDVI和Ts之間存在明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。主要原因是植被受到水分脅迫時(shí)下墊面溫度會(huì)急劇升高。Price等[10]分析了不同衛(wèi)星傳感器得到的NDVI和Ts數(shù)據(jù)，認(rèn)為NDVI和Ts構(gòu)成的散點(diǎn)圖呈三角形；Nemani等[11]從理論上分析認(rèn)為地表溫度和植被指數(shù)之間應(yīng)為梯形關(guān)系；Moran等[12]加入空氣溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)建立植被覆蓋度和植被指數(shù)之間的線性關(guān)系，定義了植被指數(shù)溫度梯形圖。

Sandholt等[13]在植被指數(shù)—地表溫度特征空間時(shí)發(fā)現(xiàn)了很多條直線，據(jù)此提出了溫度植被干旱指數(shù)TVDI監(jiān)測(cè)地表濕度狀況，計(jì)算公式為：

(1)

式中：Ts為地表溫度；Tsmin為相同NDVI條件下的最小地表溫度,對(duì)應(yīng)NDVI—Ts特征空間的濕邊；Tsmax為相同NDVI條件下的最大地表溫度,對(duì)應(yīng)NDVI-Ts特征空間的干邊。在干邊上TVDI=1，在濕邊上TVDI=0。對(duì)于每個(gè)像元，利用NDVI確定Tsmax，根據(jù)T在Ts/NDVI梯形中的位置，計(jì)算TVDI。當(dāng)TVDI越大時(shí)，土壤濕度就越小；TVDI越小時(shí)，土壤濕度越大。在估計(jì)參數(shù)時(shí)，要求研究區(qū)域的范圍足夠大，地表覆蓋從裸土變化到比較稠密的植被覆蓋，土壤表層含水量從干枯含水量變化到田間持水量。

Moran等[14]在NDVI—Ts特征空間呈梯形的基礎(chǔ)上，計(jì)算梯形模型4個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)的研究結(jié)果表明，梯形特征空間中最低溫度隨植被覆蓋度大小而不同。因此可將特征空間簡(jiǎn)化處理為三角形模型，并同時(shí)對(duì)Tsmax和Tsmin進(jìn)行線性擬合。方程式為：

Tsmax=a1+b1×NDVI

(2)

Tsmin=a2+b2×NDVI

(3)

代入公式(1)

(4)

式中：a1，a2，b1，b2為擬合方程系數(shù)。

1.3.2 氣象干旱等級(jí) 《氣象干旱等級(jí)》中規(guī)定土壤相對(duì)濕度即土壤實(shí)際含水量占土壤田間持水量的比值，以百分率(%)表示。其等級(jí)劃分見(jiàn)表1。

表1 土壤相對(duì)濕度干旱等級(jí)劃分

1.3.3 等級(jí)劃分理論

(5)

(2) DX未知時(shí)EX的置信區(qū)間。設(shè)X服從正態(tài)分布N(μ，σ(2)，其中方差σ2未知，則總體均值μ的置信度為1-α的置信區(qū)間為：

(6)

在本研究中我們?nèi)≈眯艆^(qū)間的上限作為TVDI干旱等級(jí)的劃分界限，那么當(dāng)正態(tài)總體σ2未知時(shí)，其均值μ的單產(chǎn)置信上限為：

(7)

1.3.4 TVDI干旱監(jiān)測(cè)指標(biāo)的分級(jí)方法 將由MODIS數(shù)據(jù)獲取的每年6月上旬到9月下旬全省40個(gè)旱作農(nóng)業(yè)站點(diǎn)對(duì)應(yīng)的TVDI值與實(shí)際土壤相對(duì)濕度數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，按照土壤相對(duì)濕度的干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)將TVDI值一一落在相應(yīng)的分級(jí)區(qū)域內(nèi)，即某一像素按照某已知土壤相對(duì)濕度劃分為中旱時(shí)，則將該像素的TVDI值劃分到中旱這一等級(jí)。最后對(duì)每一等級(jí)的TVDI值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，包括樣本容量，樣本、樣本均值、樣本標(biāo)準(zhǔn)差、抽樣平均誤差、置信度、自由度、允許誤差等。在統(tǒng)計(jì)分析中取α為0.05，則計(jì)算參數(shù)的置信度為0.95的置信區(qū)間。

1.3.5 地面數(shù)據(jù)采集方法 2011年作者參加國(guó)防科工局重大專項(xiàng)科研項(xiàng)目子項(xiàng)目的工作，工作中從6月份到9月份監(jiān)測(cè)肇東市和賓縣土壤水分。選取1 000 m×1 000 m的樣方區(qū)域，每個(gè)區(qū)域選取5個(gè)點(diǎn)測(cè)10 cm，20 cm,30 cm,40 cm,50 cm土層深度的土壤水分(即A，B，C，D，E點(diǎn))。本年4月中旬分別在兩個(gè)地區(qū)的每個(gè)樣方區(qū)內(nèi)取土樣回實(shí)驗(yàn)室測(cè)取每個(gè)樣區(qū)土壤的田間持水量，將該數(shù)據(jù)與每次測(cè)得的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)相運(yùn)算，得到每次每個(gè)樣方的土壤相對(duì)濕度數(shù)據(jù)。

注：遙感影像反演土壤水分分辨率為1 000 m，因此地面樣方采取1 000 m×1 000 m范圍大小，為提高地面測(cè)量精度，在每個(gè)樣區(qū)內(nèi)均勻選取5個(gè)點(diǎn)測(cè)量土壤水，并用均值代表該樣區(qū)的土壤水分值。下圖同。

圖2賓縣實(shí)地測(cè)量土壤水分監(jiān)測(cè)點(diǎn)

圖3肇東市實(shí)地測(cè)量土壤水分監(jiān)測(cè)點(diǎn)

2 結(jié)果與分析

2.1 TVDI干旱等級(jí)劃分

TVDI值在0～1，其值與土壤相對(duì)濕度呈負(fù)相關(guān)性，當(dāng)TVDI值越小時(shí)，表示土壤相對(duì)濕度越大，相反當(dāng)TVDI值越大時(shí)，表示土壤相對(duì)濕度越小。根據(jù)土壤相對(duì)濕度指數(shù)的干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，先確定TVDI無(wú)旱和干旱的劃分標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用單側(cè)置信區(qū)間的原理，計(jì)算得到無(wú)旱這一級(jí)別置信區(qū)間上限，即從0到該置信區(qū)間上限均為無(wú)旱標(biāo)準(zhǔn)。

在輕旱和中旱劃分中，同樣利用單側(cè)置信區(qū)間理論，計(jì)算輕旱這一級(jí)別的置信區(qū)間上限，該上限值即為中旱的下限值，同樣的方法找到中旱和重旱及重旱和特旱的分界值。TVDI被分為無(wú)旱、輕旱、中旱、重旱、特旱5個(gè)等級(jí)，TVDI量化指標(biāo)的綜合分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 TVDI量化指標(biāo)的綜合分析

在特旱的等級(jí)劃分中，由于土壤相對(duì)濕度數(shù)據(jù)符合特旱等級(jí)的非常少，因此不單獨(dú)對(duì)該等級(jí)進(jìn)行TVDI的等級(jí)劃分，用劃分重旱的上限作為特旱的下限，TVDI值的最大值1作為特旱的置信度上限。TVDI干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 溫度植被干旱指數(shù)干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

2.2 TVDI干旱等級(jí)劃分的驗(yàn)證

2.2.1 實(shí)地?cái)?shù)據(jù)驗(yàn)證結(jié)果 將實(shí)地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷的土壤干旱情況與TVDI值判斷的土壤干旱情況進(jìn)行對(duì)比，確定TVDI干旱等級(jí)劃分的精度，隨機(jī)抽取30個(gè)數(shù)據(jù)做對(duì)比(表4)，結(jié)果表明TVDI干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確率達(dá)到83%，證明了TVDI可有效監(jiān)測(cè)干旱情況，其等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確度高。

2.2.2 驗(yàn)證結(jié)果與分析

(1) 在分析中發(fā)現(xiàn)TVDI干旱等級(jí)劃分的臨界點(diǎn)值附近TVDI劃分標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)存在偏差。如土壤相對(duì)濕度數(shù)據(jù)為30.96%，嚴(yán)格按照農(nóng)業(yè)干旱等級(jí)分類屬于重旱，而TVDI的重旱與中旱的臨界值為0.76，此時(shí)該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的TVDI值為0.75屬于中旱等級(jí)，雖然TVDI值相差很小，但卻歸屬于不同的干旱級(jí)別，因此雖然TVDI干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)整體精度較高，但在分界臨界值的位置上還是存在小出入，待后期通過(guò)收集更多臨界值附近的干旱數(shù)據(jù)完善解決這一問(wèn)題。

表4 實(shí)測(cè)土壤相對(duì)濕度數(shù)據(jù)與TVDI干旱等級(jí)劃分對(duì)比結(jié)果

(2) 遙感數(shù)據(jù)受云影響使得TVDI分級(jí)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果出入較大。從表4中可看出，有的土壤相對(duì)濕度較大，而TVDI值也較大，干旱情況完全相反，這是由于遙感數(shù)據(jù)有云的干擾，由于降雨土壤相對(duì)濕度較大，受云干擾此時(shí)遙感圖像反演的并不是真實(shí)的陸面情況，云層較厚時(shí)，NDVI值較小，Ts值較大，Ts/NDVI建模反演TVDI值偏大。云是遙感數(shù)據(jù)處理的難題，薄云可做大氣校正簡(jiǎn)單處理，厚云只能將云覆蓋的區(qū)域掩膜掉，不做TVDI分析使用。

2.2.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果 根據(jù)表3干旱等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)多年以來(lái)以旬為單位的干旱監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分級(jí)，分別以不同灰度顯示不同的等級(jí)。2011年監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)附圖4，據(jù)氣象部門統(tǒng)計(jì)，6月份開(kāi)始，我省在齊齊哈爾部分縣市如肇州、呼蘭、鐵力等8個(gè)縣市土壤相對(duì)濕度在60%以下，土壤出現(xiàn)旱情，且隨著降雨的推遲，偏旱的縣市也不斷增加，6月份省內(nèi)氣象部門土壤水分監(jiān)測(cè)公報(bào)顯示西部出現(xiàn)旱區(qū)，需密切注意土壤墑情變化，做好抗旱準(zhǔn)備工作。6月末7月初，我省部分地區(qū)出現(xiàn)不同程度的降雨，佳木斯部分地區(qū)及黑河市、鶴崗市、雙鴨山市的降雨量10～29 mm，截至7月13日，黑河大部、綏化東北部、三江平原部分市縣及呼瑪、克山、訥河、富裕、龍江、東寧等共31個(gè)縣市土壤墑情正常。8月11日氣象監(jiān)測(cè)站顯示土壤略有旱象，主要分布在松嫩平原東部、三江平原的中部和東部；黑河南部、齊齊哈爾部分地區(qū)、鶴崗西部及林甸、慶安、肇州、東寧、樺川共有14個(gè)縣市的土壤出現(xiàn)旱象，其他地區(qū)墑情正常。截至8月末，表層土壤分析我省大部分土壤墑情比較好，旱象范圍不大，程度均較輕，對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成影響不大，各地長(zhǎng)勢(shì)良好。TVDI等級(jí)劃分結(jié)果與實(shí)際氣象部門監(jiān)測(cè)結(jié)果相同，因此證明TVDI監(jiān)測(cè)大面積土壤干旱方法可行，其TVDI的干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)也具有可行性。

3 結(jié) 論

根據(jù)土壤相對(duì)濕度干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)將TVDI分級(jí)，對(duì)一級(jí)別內(nèi)的TVDI值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算分析每一劃分等級(jí)中TVDI的置信區(qū)間。分析結(jié)果將TVDI分為5個(gè)級(jí)別：0

根據(jù)TVDI的等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，2011年在肇東市、賓縣兩個(gè)樣縣內(nèi)設(shè)立監(jiān)測(cè)區(qū)，分別在6月8日、6月27日、8月11日、8月28日、9月14日5個(gè)時(shí)間段內(nèi)實(shí)地測(cè)取土壤相對(duì)濕度數(shù)據(jù)確定干旱分級(jí)情況，與相應(yīng)的TVDI值確定的干旱分級(jí)情況相比對(duì)，結(jié)果表明相一致，證實(shí)了TVDI分級(jí)的準(zhǔn)確性，其準(zhǔn)確度達(dá)到83%。

利用TVDI的干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)黑龍江省2011年6—9月的農(nóng)業(yè)干旱發(fā)生情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)并與氣象部門監(jiān)測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證。從區(qū)域分布上，松嫩平原比三江平原地區(qū)旱情發(fā)生嚴(yán)重，松嫩平原西部較東部嚴(yán)重；從時(shí)間分布上，6月份最為嚴(yán)重，7—8月份有所緩解，8月末9月初出現(xiàn)較輕旱情。

因此利用TVDI指導(dǎo)生產(chǎn)具備一定的可行性。未來(lái)可進(jìn)一步將該方法與監(jiān)測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)相結(jié)合，共同監(jiān)測(cè)作物生長(zhǎng)狀況及估產(chǎn)研究。

[1] 毛學(xué)森,張永強(qiáng),沈彥俊.水分脅迫對(duì)冬小麥植被指數(shù)NDVI影響及其動(dòng)態(tài)變化特征[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2002,20(1):69-71.

[2] 韓麗娟,王鵬新,王錦地,等.植被指數(shù)—地表溫度構(gòu)成的特征空間研究[J].中國(guó)科學(xué)D輯:地球科學(xué),2005,35(4):371-377.

[3] 劉良云,張兵,鄭蘭芬.利用溫度和植被指數(shù)進(jìn)行地物分類和土壤水分反演[J].紅外與毫米波學(xué)報(bào),2002,21(4):269-273.

[4] 姚春生,張?jiān)鱿?汪瀟.使用溫度植被干旱指數(shù)法(TVDI)反演新疆土壤濕度[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用,2004,19(6):473-478.

[5] 王鵬新,龔健雅,李小文.條件植被溫度指數(shù)及其在干旱監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)信息科學(xué)版,2001,26(5):412-418.

[6] 齊述華,王長(zhǎng)耀,牛錚.利用溫度植被旱情指數(shù)(TVDI)進(jìn)行全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)研究[J].遙感學(xué)報(bào),2003,7(5):420-427.

[7] 莫偉華,王陣會(huì),孫涵,等.基于植被供水指數(shù)的農(nóng)田干旱遙感監(jiān)測(cè)研究[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2006,29(3):396-401.

[8] 范遼生,姜紀(jì)紅,盛暉,等.利用溫度植被干旱指數(shù)(TVDI)方法反演杭州伏旱期土壤水分[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2009,30(2):230-234.

[9] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. GB/T20481-2006中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):氣象干旱,等級(jí)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.

[10] Price J C. Using spatial context in satellite data to infer regional scale evapotranspiration[J]. Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1990,28:940-948.

[11] Nemani R R, Pierce L, Running S W. Developing satellite-derived estimates of surface moisture status[J]. Journal of Applied Meteorology, 1993,32(3):548-557.

[12] Moron M S, Clarke T R, Inoue Y, et al. Estimating crop water deficit using the relation between surface air temperature and spectral vegetation index[J]. Remote Sensing of Environment, 1994,49:246-263.

[13] Sandholt I, Rasmussen K, Andersen J. A simple interpretation of the surface temperature-vegetation index space for assessment of surface moisture status[J]. Remote Sensing of Environment, 2002,79:213-224.

[14] Moran M S, Clarke T R, Inoue Y, et al. Estimating crop water deficit using the relation between surface air temperature and spectral vegetation index[J]. Remote Sensing of Environment, 1994,49:246-263.

[15] 趙選民,徐偉,師義民,等.數(shù)理統(tǒng)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,1997.

[16] 范金城,梅長(zhǎng)林.數(shù)據(jù)分析[M].北京:科學(xué)出版社,2002.

ClassificationofDroughtGradesBasedonTemperatureVegetationDroughtIndexUsingtheMODISData

WU Li

(RemoteSensingTechniqueCenter,HeilongjiangAcademyofAgriculturalSciences,Harbin150086,China)

MODIS data from June to September were used to calculate temperature vegetation drought index (TVDI). We selected TVDI data of 40 dry farming sites as the research objects which is in ten days as a unit of TVDI over the past 15 years. According to the agricultural drought grade division standard of soil relative humidity, TVDI drought monitoring level was set. The results show that the TVDI can be divided into 5 levels. TVDI<0.46 for no drought，TVDI between 0.46 to 0.57 for the light drought，TVDI between 0.57～0.76 for the middle drought, 0.76～0.86 in the TVDI for the heavy drought, TVDI≥0.86 for the special drought. Meanwhile, the agricultural drought grade division standard was verified by the soil relative humidity data of field survey in 2011. Results showed that the accuracy of the verified results reached to 83%, which demonstrates that the classification of TVDI is suitable and practical.

temperature vegetation drought index; MODIS; drought; classification of grades; Heilongjiang Province

2016-5-10

：2016-05-20

哈爾濱市科學(xué)技術(shù)局青年后備人才項(xiàng)目(2014RFQYJ108);國(guó)防科工局重大專項(xiàng)科研項(xiàng)目子項(xiàng)目(E0201/1112-2)

吳黎(1983—),女,黑龍江巴彥人,助理研究員,主要從事農(nóng)業(yè)遙感與應(yīng)用研究。E-mail:aromawu@163.com

S423

：A

：1005-3409(2017)03-0130-06