基于MODIS产品的红原县草地旱情监测研究

(成都理工大学 四川 成都 610059)

一、绪论

(一)研究意义及背景

四川省独特的盆地结构造就了复杂多样的气候特点以及地理地势条件，而这正是造成四川省境内自然灾害频繁发生的最重要原因之一[1]。自然灾害的发生总是伴随着对人民生命财产安全的巨大威胁，除此之外，自然灾害的发生影响并危害着国家的经济、社会发展。

干旱影响着我国农牧业生产、生态环境以及国民经济发展等。

红原大草原作为四川省的重要草原，近年来频频发生干旱灾情，不仅严重制约了草原畜牧业的健康发展，在一定程度上也加剧了对环境的污染恶化[2]。

遥感技术(Remote Sensing,RS)因其数据具有覆盖范围的大、时间分辨率的多样、获得成本的低廉等特点而当仁不让地成为了最重要的科研素材[3]。

(二)研究目标和研究内容

本文以MODIS数据作主要数据源，时间范围为2010-2016年，涵盖红原县境内所有草地；探究TVDI与气象因子的相关性内容如以下所述：

1.数据的获取及处理。首先获取研究区2010、2013、2016年MODIS数据及产品，研究区DEM，气象站点等数据。从获取得遥感图像中选取覆盖范围完整，干扰因素较少的数据作为处理对象，经过预处理后，以时间为顺序，处理MODIS数据文件，再提取研究所需特征，对1km分辨率的LST产品降尺度得到本论文研究所需分辨率。

2.草地分类方法研究。研究分类提取草地信息的方法，经过对多种分类方法的比较后，采用最大似然法、决策树分类法、随机森林分类法，进行分类，通过对比研究，选择一种分类精度最高且适用于红原县草地的分类方法。

3.干旱分级及分析。对三种干旱指数与干旱的相关性分析后，选取一种干旱指数为标准，结合红原县境内草地实际情况，对草地进行干旱分级，生成相应的示意图产品。

二、研究区数据及预处理

(一)研究区自然地理概况

图1 研究区位置示意图

三、草地信息提取

(1)选择典型并全面的样本，目视解译目标区域的遥感影像，均匀的选择纯像元，保持与实地情况的高度一致性；尽量避免选择混合像元区域或者图像中类型变化的交界边缘区域。(2)注意将需处理遥感影像与已选取的样本在时间、空间上均要保持高度一致性。(3)依据样本分布随机性、样本总量适中性及光谱特征均匀性等原则，规划样本选取的地理位置，进而考查地物覆盖情况。(4)将训练样本和验证样本按照7:3的比例划分成两部分，一部分用于分类，另一部分用于验证、评估分类精度。

四、TVDI的反演

应用已获取得NDVI产品、降尺度后的LST产品及经过预处理和裁剪拼接过的DEM数据，结合上文拟合获得的方程系数，根据干湿边方程系数，反演出研究区内所有像元的TVDI值，并与第三章中提取的草地结果进行叠加分析，图中无数据的空白区域则为非植被覆盖区，如裸地、建筑物等。

五、基于TVDI的红原县草地干旱动态监测分析

(一)旱情空间变化分析

从图5-1～5-4的监测结果还可以看出，红原县草地干旱的空间分布特征为，相比边缘地带中部更不容易发生旱情，基本呈湿润或正常状态。

(二)气象因子影响分析

根据相关资料可以知道，干旱灾害是由多种因素共同作用导致的，其中气象因素是主要的原因之一。红原县符合干旱、半干旱气候的主要特征，因此选取红原县附近气象站点的降水量和蒸发量数据来分析红原县境内草地干旱与其的相关性。

六、结论

(1)为了进一步对研究区的草地干旱研究分析，对研究区的MODIS影像进行了地物分类，做出红原县土地利用分类图，从而提取出草地。(2)对红原县草地的干旱分级结果进行统计分析。发现红原县境内草地生长期主要以轻旱和中旱为主，也有部分地区或部分时间会发生重旱；就空间尺度上来讲，中部的草原区常年呈现正常甚至湿润，几乎不会出现干旱，而红原县边缘部分旱情最重，干旱等级以中旱甚至重旱为主。(3)红原县中部地区草地生长状况相对正常，未出现干旱情况，然而，其他地区却不同程度的受到干旱的袭击，降水量与TVDI呈负相关，随着降水量的增大，TVDI指数减小，旱情得到缓解，两者相关性较好。