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.pdf

第31卷，第10期 0 2 1 1年l0月 and October．2011 SpectroscopySpectral Amlysis 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1，王世新1，周 艺1，刘文亮1’2，王福涛1’2 1．中国科学院遥感应用研究所遥感科学国家重点实验室，北京100101 2．中国科学院研究生院，北京100039 摘要植被作为干旱的承载体，其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、 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2010年春季西南四省为应用案例，进行了植被水分的反演和时空分析，并与气象数据进行丫相关性分 析。结果表明：在2010年旱情中，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 —个滞后的过程，冈而降水的变化对植被水的影响也存在一定滞后效应。在上述分析基础之上，从时间和空 间尺度对植被水分在旱情l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，可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 中图分类号：TP75文献标识码：A 要有基于土壤热惯量的旱情监测方法[6’7]、基于土壤波谱特 引 言 征的旱情监测方法[8’9]、基于蒸散模型的旱情监测方法[10J11 和基于植被指数的旱情监测方法r12“3J等。其中，植被含水量 水是万物之源、生命之本，也是植物生长过程中不可或 作为重要的植被状态指数，在旱情监测与评估中得到了一定 缺的重要物质之一。植被水分是植被健康，尤其是农作物生 应用。 长状况的重要评价指标，在火灾监测、旱灾监测和生态安全 本文以2010年初西南地区发生的大旱为案例，利用多 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 光谱遥感数据进行植被含水量的提取和时序分析，并结合台 存在着时效性差、代表范围有限、需要大量人力物力的缺 站的气象数据，对植被含水量在旱情监测中的应用进行了分 点，难以实现实时、大范围的动态监测。随着遥感技术的不 析。 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、大范嗣的动态监测和区域评估提供 1数据 了莺要的数据源。利用遥感反演植被水分的研究开始于20 世纪70年代后期。根据传感器数据源特征，可分为光学遥感 中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imagingspee— 监测方法￡1]、红外遥感监测方法[2]和微波遥感监测方法[3]。 利用多光谱光学遥感数据进行植被水分监测可根据可见光到 传感器之一，拥有36个波段的光谱观测数据，这些数据有助 短波红外与植被特征的相天性，建立适当的模型，从而进行 于深入理解全球陆地、海洋和低层大气内的动态变化过程。 植被水含量反演的方法。对此研究人员进行了大量研究和实 MODIS500 tTI数据集中有7个波段(图1)，包括了植被状 践，同时在旱灾评估、火险评价等方面也得到了一定应 态、水分监测所需的红、近红以及短波红外波段；同时，其 用[4·51。 330