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基于Ts-NDVI特征空间的吉林省西部农业干旱研究

赵广敏  
【摘要】:近年来,干旱的频繁发生始终困扰着人类社会、经济的可持续发展,干旱对农业的影响尤为明显。吉林省西部地区作为吉林省农牧业主产区,受其自然地理与气候条件的影响,干旱频发,给当地工农业生产和人民生活造成了巨大损失。相对于传统的农业干旱监测,遥感技术以其快速、高效、低成本等的特性,越来越多的被应用于农业干旱监测中。地表温度和植被指数与植被生理、生长联系密切,成为研究农业干旱监测的重要指标。但单独利用地表温度或植被指数进行干旱监测时,会出现植被在受水分胁迫时短期内仍能保持原有绿色的时间滞后问题,从而降低旱情监测的准确度和实用性。因此将两者耦合进行干旱监测的方法成为当前干旱监测研究的一个重要方向。 本文综合运用GIS、RS和GPS技术,利用2000-2008年5-9月MODIS地表温度数据和地表反射率数据,建立Ts-NDVI特征空间,反演得到吉林省西部植被生长期的温度植被干旱指数(TVDI),分析了TVDI与Ts、NDVI、表层土壤湿度和气象数据的关系以及研究区2000-2008年月际和年际旱情时空分异。研究表明: 1)研究区Ts-NDVI特征空间的干、湿边并非呈一条直线,且不同时期特征空间的干、湿边具有相似的形状;干、湿边的斜率随着NDVI值的变化而发生变化; 2)TVDI与Ts、NDVI、采样点表层土壤湿度以及气象站点降水量具有一定关系,从关系中可以发现TVDI作为旱情评价指标有一定的合理性。TVDI与Ts、NDVI和采样点表层土壤湿度的相关性分析显示,TVDI与Ts呈显著正相关,与NDVI呈负相关,与土壤湿度呈显著负相关;从TVDI与气象站点降水量数据变化趋势来看,随着TVDI值的增大,气象站点降水量呈减小趋势; 3)2000-2008年的月际变化分析表明,研究区北部的湿润区总体变化不大;研究区各年的5-6月以中旱和重旱为主,易导致春旱发生,其中白城、洮南、通榆三地较为严重;各年的7-8月全区中旱和重旱面积有所减小,正常和轻旱面积增加,松原、前郭、长岭三地旱情减轻尤为明显,是旱情较轻的时间;到了9月,研究区干旱情况大体可分为两部分,大安以西的地区(包括大安)仍然会以中旱和重旱为主,而大安以东的地区则以正常和轻旱为主,部分地区受秋旱影响; 4)2000-2008年的年际变化分析表明,2000-2008年研究区全区主要以轻旱和中旱为主。研究区内由东向西分别呈现出由轻旱向重旱的过渡性变化,其中研究区西南部通榆地区出现重旱年份最多。2000-2008年年间,2007年的中旱和重旱面积比最大,高达71.5%,旱情最为严重;2005年中旱和重旱面积比最小,两者和为38.7%,是旱情最轻的一年。


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