农业旱情遥感监测指标的适应性与不确定性分析

论文摘要

干旱是最为突出的极端自然现象，其造成的影响与损失在所有的自然灾害中比重最大。长期以来对干旱监测与预测，国内外已开展多专题多手段的理论与技术研究，已建立多个业务应用系统对区域或全球尺度旱情进行监测。国内外研究与应用表明，利用遥感技术可以在很高的时间分辨率与空间分辨率获取地表光谱信息进行旱情监测。但是现有的众多旱情遥感监测并没有对旱情遥感指标在时空上的适应性与不确定性进行分析，因此旱情监测精度较低。本文通过对旱情遥感监测指标在全国的适应性与不确定性分析，建立农业旱情遥感监测指标集，以满足全国农业旱情监测需要。 本文先在样点尺度与区域尺度分别对山西太谷与山东济宁实验区进行农业旱情遥感指数适应性与不确定性进行分析，再在省级尺度（山西省）上进行遥感指数的适应性与不确定性分析；最后在以上分析基础上，使用相同的方法，利用2001-2004年的NOAA AVHRR旱情指数与全国土壤相对湿度数据，对全国农业旱情遥感指数进行适应性与不确定性分析，同时建立适合于全国尺度的农业旱情遥感监测指标集，并利用以上指标集，对2005年农业旱情监测结果与气象综合指数——NCC旱情监测结果进行比较。本文的主要成果及创新点主要体现在以下几个方面： 1) 综合考虑作物叶面状态与冠层温度对农业干旱的反映，通过对农业旱情遥感指数在时空上的适应性分布特点，提出作物健康指数cVHI概念，并在农业旱情区划基本单元框架下构建适合于中国农业旱情监测的遥感指标集； 2) 利用1991-2005年NDVI、TS以及2001-2005年全国土壤湿度数据，已构建适应于中国农业旱情监测的植被状态条件指数（VCI）、温度状态条件指数（TCI）、植被健康指数（VHI）组成的旱情遥感监测指标集； 3) 在样点（山西太谷）、样区（山东济宁）、大区域（山西省）三个尺度上分别进行农业旱情遥感监测指数适应性与不确定性分析，并以此为基础提出适应于全国尺度的旱情遥感指数适应性分析方法与框架； 4) 综合考虑作物受地貌、气候、土壤以及作物种植方式等因素的影响，制作适合于农业旱情遥感监测指数适应性分析与农业旱情遥感监测的农业旱情区划基本单元图； 5) 利用2001-2004年全国土壤相对湿度数据与遥感指数数据，在农业旱情区划基本单元基础上，对农业旱情遥感监测指数进行适应性分析，结果表明：在头年11月到来年2月，TCI指数对农业旱情反映敏感，适合于全国农业旱情监测；3月份TCI在北方地区对农业旱情反映敏感，华南地区VCI与

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 干旱定义与分类
• 1.2 旱情监测研究现状与进展
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 国内外应用现状
• 1.3 问题的提出
• 1.4 研究内容与技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 1.5 论文创新
• 第二章 研究区与数据概况
• 2.1 研究区及实测数据介绍
• 2.1.1.山西太谷实验区
• 2.1.2.山东省济宁实验区
• 2.1.3.山西实验区
• 2.1.4.全国研究区
• 2.2 遥感数据介绍
• 2.2.1.原始数据
• 2.2.2.预处理方法
• 2.2.3.指数计算方法
• 2.2.4.农业旱情遥感指标集
• 2.3 本章小结
• 第三章 农业旱情监测样区实验与分析
• 3.1 旱情监测评价指数选择
• 3.1.1 旱情监测评价指数
• 3.1.2 农业旱情指数选择
• 3.2 样点尺度的指数适应性与不确定性分析
• 3.2.1 适应性分析
• 3.2.2 不确定性分析
• 3.3 区域尺度的指数适应性与不确定性分析
• 3.3.1 适应性分析
• 3.3.2 不确定性分析
• 3.4 省级尺度的指数适应性与不确定性分析
• 3.4.1 旱情遥感监测指数变化分析
• 3.4.2 适应性分析
• 3.4.3 不确定性分析
• 3.5 不同尺度下旱情遥感指数适应性与不确定性评价
• 3.6 本章小结
• 第四章 全国农业旱情遥感监测指数适应性分析
• 4.1 全国农业旱情遥感指数适应性分析方法
• 4.2 全国尺度农业旱情遥感指数可行性分析
• 4.3 不同种植区农业旱情遥感指数适应性分析
• 4.3.1 不同农业种植区指数变化分析
• 4.3.2 不同农业种植区划同指数与土壤湿度相关性分析
• 4.4 全国农业旱情遥感区划单元划分
• 4.4.1 农业旱情区划单元设计流程
• 4.4.2 农业旱情监测区划单元划分原则
• 4.5 全国农业旱情遥感监测指数适应性分析
• 4.5.1 冬季全国农业旱情遥感指数适用性分析
• 4.5.2 春季全国农业旱情遥感指数适用性分析
• 4.5.3 夏季全国农业旱情遥感指数适用性分析
• 4.5.4 秋季全国农业旱情遥感指数适用性分析
• 4.6 旱情监测指数的确定
• 4.7 本章小结
• 第五章 全国农业旱情遥感监测指标集的建立
• 5.1.农业旱情遥感监测模型及指标集的建立
• 5.1.1 监测指标集建立原则
• 5.1.2 农业旱情遥感监测模型与评价指标集
• 5.2 农业旱情监测
• 5.3 农业旱情遥感监测结果与气象干旱指数NCC监测结果比较
• 5.4 本章小结
• 第六章 农业旱情监测中不确定性分析
• 6.1 农业旱情监测不确定性范畴
• 6.1.1 农业旱情固有不确定性
• 6.1.2 农业旱情指标的不确定性
• 6.1.3 农业旱情监测模型不确定性
• 6.2 遥感信息的不确定性分析
• 6.2.1 遥感信息不确定性产生的机理
• 6.2.2 属性不确定性分析
• 6.2.3 位置不确定性分析
• 6.2.4 时间不确定性分析
• 6.3 农业旱情指标不确定性分析
• 6.3.1 VCI不确定性分析
• 6.3.2 TCI不确定性分析
• 6.3.3 VHI不确定性分析
• 6.4 农业旱情监测模型不确定性
• 6.4.1 指数与湿度数据的代表性
• 6.4.2 模型不确定性
• 6.5 农业旱情监测与评价标准不确定性
• 6.6 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1.结论
• 7.2.讨论与展望
• 参考文献：
• 攻读博士学位期间参加科研情况
• 致谢