基于空间分布的干旱异常检测

基于空间分布的干旱异常检测 华中农业大学本科毕业,设计,开题报告 题 目 基于空间分布的干旱异常检测 姓 名 储 成 学 号 2011303200104 专业班级 地信1101 指导教师 王天巍 职 称 副教授 课题来源 自选课题 科学依据,包括课题的科学意义,国内外研究概况、水平和发展趋势,应用前景等, 受特殊的地理环境和气候条件所决定，干旱是我国影响范围最广和造成经济损失最为严重的自然灾害之一，干旱已成为制约我国可持续发展的一个瓶颈。近年来，随着遥感卫星技术的不断提高，利用遥感数据动态监测旱情并准确预报旱情不失为一种科学高效的手段。 国内外在利用遥感手段大范围监测干旱灾害方面已经取得长足进展，并相继实现了不同程度的业务化运行。随着卫星遥感技术的发展和监测手段的多样化，早在1995 年Kogan就尝试将卫星遥感资料计算的植被条件指数(VCI)用于干旱监测。不过，VCI指数在冬季植被冬眠期的作用有限。随后，用遥感信息开发的专门性干旱监测指数开始逐步发展，Ghulam先后提出了植被条件反照率干旱指数(VCDA)和正交干旱指数(PDI)。随后，Brown等又将遥感信息与气象信息组合建立了植被干旱响应指数(VegDRI)。早在20世纪70 , 80年代，澳大利亚就建立了比较简单的干旱监测系统(ADWS), 初步考虑了数据和技术的集成问题。1989年印度空间部和农业部联合开发了国家旱情评估和管理系统(NADAMS)，该系统包括了气象、农业、水文及减灾支持和应急管理等, 是一个综合性干旱服务系统。到20世纪即将结束时，美国联邦政府也协调NOAA等多个部门联合研发了一个干旱监测系统(DM), 这个系统的特点就是把各类气象资料与各个层面的专家知识紧密结合在了一起，监测主要依据对几个关键指数和来自不同部门辅助指标的综合结果, 关键参数包括PDI、CMI、土壤水分模式百分位数、日流量百分位数、正常降水百分比、顶层土壤水分和基于卫星的植被健康指数(VHI)等, 辅助指标有10个左右。紧随其后， 欧盟也在21世纪初推出了欧洲干旱观察(EDO)，该系统使用了标准化降水指数、土壤湿度、降水量指数和遥感指数等4种干旱指数，既能提供实时降水量、土壤湿度、湿度异常、干旱预测、干旱异常预测、叶面指数、缺水指数和光合有效辐射比等，又能根据用户需要自行定制数据产品。从以上四大干旱监测预警系统可以看出，国际干旱监测技术正在向信息综合和技术集成的方向发展。应该说这种做法对现有的丰富信息资源和新技术优势进行了最大化利用,，但在物理基础上并一定很牢靠。所以，这是在监测技术没有取得重大突破前提下，虽不得已但比较有效的做法。 干旱遥感监测技术正从实验研究逐步走向实用，建立面向全国范围业务化服务的旱情遥感监测与早期预警系统，利用各种可以方便获得的多源遥感数据，建立在这些数据与指标基础上的时间系列分析将使干旱监测更加有效。但是，由于干旱现象非常复杂，涉及水文，经济社会，生物等多方面的因素，需要综合考虑多种指标，推动干旱遥感监测的全面业务化，还需要我们面对现实的挑战，不断研究。 研究 本研究以江西省为研究区域，以县为研究单位，查找并获取 2008-2014年份的HJ-1A卫星采集的江西地区的遥感图像，保证图像在该地区的覆盖率为100%，提取NDVI植被指数，计算反演地表温度，采用基于NDVI-Ts特征空间的植被供水指数模型，结合其他基础数据(如气象数据)，对研究区旱情的异常和变化进行定性和定量分析。 从而，为江西省未来的干旱监测提供更有效科学的指导，尤其是农业方面的干旱监测，实现水资源更合理有效地利用和地区的可持续发展。 拟采取的研究方法、技术路线、实验及可行性分析 1.研究方法 (1)查找研究所需的遥感数据，进行数据的筛选和下载; (2)对数据进行必要的裁剪，拼接和大气校正等，提取NDVI指数， 计算Ts(地表温 度); (3)利用基于NDVI-Ts特征空间的植被供水指数模型VSWI = NDVI/Ts进行干旱分析。2013 年为研究年份，其他年份为对照组; (4)采用“重心轨迹偏移分析法”，研究分析正常组和研究组的干旱重心变化，比照同时期气象监测数据。 2.技术路线 数据查找与下载 载 影像裁剪、拼接 影像大气校正 提取NDVI，计算Ts 研究干旱重心变 VSWI干旱分析 化 比对气象数据 异常分析 3. 可行性分析 (1)目前遥感技术层面上干旱监测已有多种成熟可用的方法，如热惯量法，冠层温度法，植被指数法等,可结合实际参照使用。 (2)HJ-1A卫星的遥感数据免费下载可用，气象方面的干旱监测数据完整可用。 研究计划及预期成果 1. 研究计划 (1) 2015.1-2015.2，收集资料，下载数据; (2)2015. 3-2015.4，数据处理; (3)2015.4-2015.5，数据处理结果比对分析，撰写论文; (4)2015.5-2015.6，论文修改与完善，形成定稿。 2. 预期成果 (1) 获得研究区域干旱分布数据; (2)对照气象数据，验证干旱异常分析方法的可行性; (3)对江西地区未来的可能发生的旱情有更好的监测方法的提出。 。 指导教师意见 指导教师签名: 年 月 日