基于多源卫星遥感的长江流域旱情监测研究.docx

基于多源卫星遥感的长江流域旱情监测研究摘要：为有效监测长江流域的干旱灾害基于Modis传感器、环境卫星、高分卫星获取的多源卫星遥感数据结合了多种遥感旱情监测模型搭建了能实现卫星遥感数据接收、卫星遥感数据预处理、水体监测产品自动化生产、旱情监测产品自动化生产、遥感监测产品库五大功能的长江流域旱情监测系统并得到了具有良好应用评价的监测结果。关键词：干旱；遥感；监测；多源干旱是全球影响范围最广和造成经济社会损失最为严重的一种自然灾害其波及范围广持续时间长是农业生产和人类生活中最严重的自然灾害之一。长江流域面积辽阔人类活动频繁是中国最重要的流域之一自然条件差异很大产流、汇流条件极其复杂水资源量时空动态变化十分显著。因此对长江流域的进行准确、实时的旱情监测对我国社会经济发展有着重大意义。遥感技术的的实时性和完整性很快弥补了传统的气象数据监测干旱状况的局限性成为了监测干旱灾害的一种重要手段。国外学者[1]很早就开始利用遥感技术研究干旱灾害的监测及预防。20世纪80年代末美国[2]利用NOAA极轨气象卫星进行遥感监测开始了基于遥感手段的旱情监测研究并逐渐发展并投入应用现已将降水、蒸发、气象、墒情与地下水资料进行一体化模拟计算采用VCI和TCI方法进行全球性的干旱和预报并进行作物的估产为美国农业部和商务部提供信息。成功实现了全国旱情监测网络系统。国内对遥感数据的旱情监测研究虽然起步较晚但也有不少学者提出了监测农业干旱、研究地表含水量的新方法[34]但面向抗旱减灾业务的遥感干旱监测业务化系统在水利行业尚未真正建立起来[5]。为了长江流域的抗旱、水资源调配等问题提供科学依据和决策支持迫切需要一套集数据下载、数据处理、结果分析、产品展示、数据传输及GIS浏览功能于一体的实用系统充实和丰富长江抗旱应用手段。一、长江流域的特点及可用的光学遥感卫星数据源（一）长江流域特点长江发源于青藏高原经由四川盆地和长江中下游平原注入东海全长6397km流域面积1.8×106km2是中国第一大河长江流域水资源丰富年降水量在400-1500mm之间年径流量居世界各大河第3位具有多方面的综合经济优势。在长江流域各个世纪发生干旱的频率是不均匀的至20世纪长江流域旱情发生频率呈逐渐增大趋势以各年5～9月降水量距平作为判断标准长江上游干旱发生频率达56%中下游干旱发生频率已经增至50%左右。尤其近几年长江流域部分地区屡屡面临严重旱情如2010年初长江上游云南、贵州、广西、四川和重庆5省（区、市）因09年秋季以来降水严重偏少土壤含水量普遍仅20%左右导致发生了近百年一遇的严重旱情。（二）主要光学卫星遥感数据源分析光学卫星遥感数据是通过各类光学传感器对地球表面进行扫描以数字方式记录的结果。遥感卫星系统以相当少的设备提供全球尺度上时间和空间连续的数据基于卫星数据进行干旱监测可以极大的减少人力物力的消耗并且可以极大地提高所获取信息的准确性。基于以上几点采用Modis、HJ-1A/B、GF-1号多种不同时空分辨率的卫星影像进行旱情信息的提取充分结合了不同卫星影像的优势以提供比单一种类影像更加详实的数据。1.MODIS卫星MODIS（中分辨率成像光谱仪）是搭载在terra和aqua卫星上的一个重要的传感器是卫星上唯一将实时观测数据通过x波段向全世界直接广播可以免费接收数据并无偿使用的星载仪器。MODIS数据涉及波段范围广（共有36个波段光谱范围从0.4um-14.4um）数据分辨率比NOAA-AVHRR有较大的进展（辐射分辨率达12bits空间分辨率最高可达250m）。这些多波段数据可以同时提供反映陆地、云边界、云特性、海洋水色、浮游植物、大气中水汽、地表温度、云顶温度、大气温度、等多种信息对于陆地表面和生物圈的大范围长期监测具有很大的优势。并且TERRA和AQUA卫星都是太阳同步极轨卫星对于接收MODIS数据来说可以得到每天最少2次白天和2次黑夜更新数据。这样的数据更新频率对实时地球观测和应急处理有较大的实用价值。2.HJ-1A/1B卫星HJ-1A/1B是中国首个以防灾减灾和环境监测为直接应用目标的小卫星星座主要针对灾害、生态破坏、环境污染等进行大范围全天候、全天时动态监测。环境与灾害监测预报小卫星星座A、B星（HJ-1A/1B星）于2008年9月6日上午11点25分成功发射HJ-1-A星搭载了CCD相机和超光谱成像仪（HSI）HJ-1-B星搭载了CCD相机和红外相机（IRS）。在HJ-1-A卫星和HJ-1-B卫星上均装载的两台CCD相机设计原理完全相同以星下点对称