基于MODIS產品的紅原縣草地旱情監測研究

(成都理工大學 四川 成都 610059)

一、緒論

(一)研究意義及背景

四川省獨特的盆地結構造就了復雜多樣的氣候特點以及地理地勢條件，而這正是造成四川省境內自然災害頻繁發生的最重要原因之一[1]。自然災害的發生總是伴隨著對人民生命財產安全的巨大威脅，除此之外，自然災害的發生影響并危害著國家的經濟、社會發展。

干旱影響著我國農牧業生產、生態環境以及國民經濟發展等。

紅原大草原作為四川省的重要草原，近年來頻頻發生干旱災情，不僅嚴重制約了草原畜牧業的健康發展，在一定程度上也加劇了對環境的污染惡化[2]。

遙感技術(Remote Sensing,RS)因其數據具有覆蓋范圍的大、時間分辨率的多樣、獲得成本的低廉等特點而當仁不讓地成為了最重要的科研素材[3]。

(二)研究目標和研究內容

本文以MODIS數據作主要數據源，時間范圍為2010-2016年，涵蓋紅原縣境內所有草地；探究TVDI與氣象因子的相關性內容如以下所述：

1.數據的獲取及處理。首先獲取研究區2010、2013、2016年MODIS數據及產品，研究區DEM，氣象站點等數據。從獲取得遙感圖像中選取覆蓋范圍完整，干擾因素較少的數據作為處理對象，經過預處理后，以時間為順序，處理MODIS數據文件，再提取研究所需特征，對1km分辨率的LST產品降尺度得到本論文研究所需分辨率。

2.草地分類方法研究。研究分類提取草地信息的方法，經過對多種分類方法的比較后，采用最大似然法、決策樹分類法、隨機森林分類法，進行分類，通過對比研究，選擇一種分類精度最高且適用于紅原縣草地的分類方法。

3.干旱分級及分析。對三種干旱指數與干旱的相關性分析后，選取一種干旱指數為標準，結合紅原縣境內草地實際情況，對草地進行干旱分級，生成相應的示意圖產品。

二、研究區數據及預處理

(一)研究區自然地理概況

圖1 研究區位置示意圖

三、草地信息提取

(1)選擇典型并全面的樣本，目視解譯目標區域的遙感影像，均勻的選擇純像元，保持與實地情況的高度一致性；盡量避免選擇混合像元區域或者圖像中類型變化的交界邊緣區域。(2)注意將需處理遙感影像與已選取的樣本在時間、空間上均要保持高度一致性。(3)依據樣本分布隨機性、樣本總量適中性及光譜特征均勻性等原則，規劃樣本選取的地理位置，進而考查地物覆蓋情況。(4)將訓練樣本和驗證樣本按照7:3的比例劃分成兩部分，一部分用于分類，另一部分用于驗證、評估分類精度。

四、TVDI的反演

應用已獲取得NDVI產品、降尺度后的LST產品及經過預處理和裁剪拼接過的DEM數據，結合上文擬合獲得的方程系數，根據干濕邊方程系數，反演出研究區內所有像元的TVDI值，并與第三章中提取的草地結果進行疊加分析，圖中無數據的空白區域則為非植被覆蓋區，如裸地、建筑物等。

五、基于TVDI的紅原縣草地干旱動態監測分析

(一)旱情空間變化分析

從圖5-1～5-4的監測結果還可以看出，紅原縣草地干旱的空間分布特征為，相比邊緣地帶中部更不容易發生旱情，基本呈濕潤或正常狀態。

(二)氣象因子影響分析

根據相關資料可以知道，干旱災害是由多種因素共同作用導致的，其中氣象因素是主要的原因之一。紅原縣符合干旱、半干旱氣候的主要特征，因此選取紅原縣附近氣象站點的降水量和蒸發量數據來分析紅原縣境內草地干旱與其的相關性。

六、結論

(1)為了進一步對研究區的草地干旱研究分析，對研究區的MODIS影像進行了地物分類，做出紅原縣土地利用分類圖，從而提取出草地。(2)對紅原縣草地的干旱分級結果進行統計分析。發現紅原縣境內草地生長期主要以輕旱和中旱為主，也有部分地區或部分時間會發生重旱；就空間尺度上來講，中部的草原區常年呈現正常甚至濕潤，幾乎不會出現干旱，而紅原縣邊緣部分旱情最重，干旱等級以中旱甚至重旱為主。(3)紅原縣中部地區草地生長狀況相對正常，未出現干旱情況，然而，其他地區卻不同程度的受到干旱的襲擊，降水量與TVDI呈負相關，隨著降水量的增大，TVDI指數減小，旱情得到緩解，兩者相關性較好。