基于多源遥感的冬小麦全生育期农业综合干旱指数研究

Drought is one of the most extensive natural disasters in the world, and happened in the Jiangsu Province frequently, due to uneven seasonal rainfall distribution, especially in the northern winter wheat planting area. Many studies on drought monitoring considers only one or two factors, less researchers focus on integrated a variety of drought factors. This project takes Northern Jiangsu as the research area. In order to mining the multi-source remote sensing data information, this research use optical and microwave remote sensing data, and consider a variety of drought factors, to retrieve a comprehensive agricultural drought index in the whole growing period of winter wheat. Optical remote sensing data were used to retrieve vegetation index, surface temperature, albedo, evapotranspiration and other drought parameters, and microwave remote sensing data were used to retrieve soil moisture and precipitation. Through analysis the drought characteristics of different growth stages, and select drought response factors in each period. A comprehensive agricultural drought index was proposed in each period for drought monitoring in real-time on Winter Wheat in Northern Jiangsu.

干旱是全球影响最为广泛的自然灾害之一，由于降水季节性分布不均，干旱在苏北冬小麦主要种植区也频繁发生，目前干旱监测方法的研究考虑因素单一，综合多种干旱响应因子的研究较少。本项目以苏北冬小麦主要种植区为研究对象，结合光学和微波遥感数据，挖掘多源遥感数据所蕴含的信息，并考虑多种干旱响应因子，在冬小麦生育期内分段建立农业综合干旱指数。应用光学遥感数据反演研究区域的植被指数、地表温度、辐照度、蒸散量等与干旱响应相关的农田参数，应用微波遥感数据反演研究区域的土壤水分和降水量信息，通过分析不同生育期冬小麦的干旱发生特点，选取各时期的干旱响应因子，分别建立农业综合干旱指数模型，对苏北地区冬小麦进行实时的干旱监测。

干旱是中国主要的气象灾害，对国民经济特别对农业生产造成了严重的影响，历来被人们所关注。目前应用遥感技术进行旱涝灾害的监测主要基于光学遥感反演的地表温度和植被指数进行，本项目在前期研究的基础上，筛选干旱影响因子，针对“降水量”指标进行了详细的分析，引入热带降雨测量卫星（Tropical rainfall measurement mission, TRMM）降水量数据，分析了TRMM数据在江苏省的适应性，结果表明，TRMM对江苏省的降水量有较好的估测能力，能够用于时空特征分析，且在小麦生育期内，TRMM降水量的估测精度较高，因此TRMM降水资料可用于监测冬小麦生育期内降水量的情况。进而利用TRMM数据对江苏省进行旱涝灾害时空特征分析，结果表明，江苏省旱涝灾害均频繁发生，且旱灾与涝灾发生的频率相近，秋冬季节发生的强度较大，春夏季节发生的较频繁；江苏中部受旱涝灾害的影响尤其频繁，且在时间上具有交替出现的特点。由于TRMM数据空间分辨率较低，因此旱涝监测结果只能在大尺度上进行，因此本研究结合光学和微波遥感各自的优势，应用TRMM降水数据和MODIS地表温度数据开发了降水温度指数，降水温度指数的值域范围是0-1，值越小越干旱，值越大涝灾越严重。并确定了降水温度指数发生旱涝灾害的值域范围，当降水温度指数小于0.34时，表明该地区发生了旱灾，当降水温度指数大于0.55时，表明该地区发生了涝灾，降水温度指数值在0.34-0.55之间时，表明该地区土壤水分含量正常。同时，我们应用时间序列VTCI干旱监测数据开发了干旱预测模型，取得了初步成果。该项目资助发表sci论文2篇，EI论文2篇，核心论文2篇，培养研究生2名，均已获得硕士学位，项目投入经费25万元，由于其他项目10万元的配套支持，本项目支出10.018万元，支出与预算相符，剩余经费计划用于本项目后续支出。