地方標(biāo)準(zhǔn)-遙感干旱監(jiān)測(cè)定量評(píng)估草案（征求意見(jiàn)）

Q/LB.□XXXXX-XXXXDBXX/TXXXX—XXXX目次TOC\o"1-1"\h\t"標(biāo)準(zhǔn)文件_一級(jí)條標(biāo)題,2,標(biāo)準(zhǔn)文件_附錄一級(jí)條標(biāo)題,2,"14095前言 II4757引言 III36051范圍 1254182規(guī)范性引用文件 1303973術(shù)語(yǔ)和定義 111844數(shù)據(jù)要求及處理 1158615監(jiān)測(cè)模型 230188參考文獻(xiàn) 415193附錄A在軌運(yùn)行衛(wèi)星的主要參數(shù) 524741附錄B溫度植被干旱指數(shù)模型算法 627138附錄C作物水分脅迫指數(shù)模型原理 9前言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由山西省氣象局提出并監(jiān)督實(shí)施。本文件由山西省氣象標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。本文件起草單位：山西省氣候中心。本文件主要起草人：田國(guó)珍、王志偉、張國(guó)民、楊超、李燕、米曉楠、李瑩、左小瑞、楊茜。

引言常規(guī)的遙感干旱監(jiān)測(cè)多以植被指數(shù)構(gòu)建的模型為基礎(chǔ)進(jìn)行。山西省地形復(fù)雜、植被多樣、南北跨度大，單一使用植被指數(shù)的監(jiān)測(cè)結(jié)果受地形影響，不能真實(shí)反映各地干旱狀況。植被指數(shù)能夠反映綠色植物生長(zhǎng)的狀況，當(dāng)作物缺水時(shí)植物生長(zhǎng)受到限制，植被指數(shù)將會(huì)降低，作物通過(guò)關(guān)閉部分氣孔以減少蒸騰量，避免過(guò)多的水分散失，蒸騰減少后，作物冠層溫度就會(huì)增高，而裸地地表溫度的變化直接反映了土壤含水量的變化情況，可見(jiàn)植被指數(shù)和地表溫度能夠反映從祼地到全植被地表的土壤濕度變化情況。因此，本標(biāo)準(zhǔn)以遙感反演的地表溫度和植被指數(shù)為基本數(shù)據(jù)源，采用近年來(lái)常用且適合省域干旱監(jiān)測(cè)的方法進(jìn)行山西省遙感干旱監(jiān)測(cè)模型定量評(píng)估及等級(jí)劃分。遙感干旱監(jiān)測(cè)定量評(píng)估范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了基于溫度和植被指數(shù)的衛(wèi)星遙感干旱災(zāi)害監(jiān)測(cè)方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于衛(wèi)星數(shù)據(jù)開(kāi)展山西省農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T20481-2006氣象干旱等級(jí)QX/T188-2013衛(wèi)星遙感植被監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則QX/T344.1-2016 衛(wèi)星遙感火情監(jiān)測(cè)方法第1部分：總則術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1歸一化植被指數(shù)NormalizedDifferenceVegetationIndex歸一化植被指數(shù)是反映土地覆蓋植被狀況的一種遙感指標(biāo),定義為近紅外通道與可見(jiàn)光通道反射率之差與之和的商。3.2地表溫度LandSurfaceTemperature地表溫度就是指地球表面的溫度，包括陸地表面和海洋表面，是地表各種地物的綜合溫度。3.3氣溫AirTemperature空氣溫度也就是氣溫，是表示空氣冷熱程度的物理量。數(shù)據(jù)要求及處理4.1數(shù)據(jù)要求監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)源自攜載有可見(jiàn)光、近紅外和遠(yuǎn)紅外波段探測(cè)儀的衛(wèi)星（NOAA/AVHRR、EOS/MODIS、FY3/MERSI等），其衛(wèi)星探測(cè)器的主要參數(shù)見(jiàn)附錄A、附錄B和附錄C，選擇監(jiān)測(cè)日期前后10天的衛(wèi)星遙感資料。監(jiān)測(cè)時(shí)段為每年4月1日～10月31日。4.2數(shù)據(jù)處理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正、幾何校正。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行局地裁剪和重采樣。計(jì)算地表參數(shù)：?jiǎn)稳誑DVI、地表溫度。對(duì)NDVI數(shù)據(jù)進(jìn)行多天合成。遙感干旱監(jiān)測(cè)模型及等級(jí)劃分基于地表溫度和植被指數(shù)的遙感干旱監(jiān)測(cè)方法已經(jīng)發(fā)展了很多模型，近年來(lái)常用且適合省域干旱監(jiān)測(cè)的方法有植被供水指數(shù)法、溫度植被指數(shù)法、作物缺水指數(shù)法等。5.1植被供水指數(shù)模型： VSWI=B×NDVI/Ts 式中：VSWI—植被供水指數(shù)。B—增強(qiáng)圖象層次的增強(qiáng)系數(shù)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)B取100效果最佳。NDVI—?dú)w一化植被指數(shù)。Ts—植被供水指數(shù)模型干旱等級(jí)劃分等級(jí)類型VSWI值（4～5月）VSWI值（6～10月）1無(wú)旱0.9?VSWI1.3?VSWI2輕旱0.8?VSWI≤0.91.2?VSWI≤1.33中旱0.7?VSWI≤0.81.1?VSWI≤1.24重旱0.6?VSWI≤0.71.0?VSWI≤1.15特旱0?VSWI≤0.60?VSWI≤1.05.2溫度植被指數(shù)模型： TVDI=T?TminTmax式中：TVDI—溫度植被指數(shù)。T—地表溫度。Tmax—為某一時(shí)刻N(yùn)DVI對(duì)應(yīng)的最高溫度，即干邊Tmin—為某一時(shí)刻（模型原理參見(jiàn)附錄B）溫度植被指數(shù)模型干旱等級(jí)劃分等級(jí)類型TVDI值（4～5月）TVDI值（6～10月）1無(wú)旱0?TVDI≤0.550?TVDI≤0.72輕旱0.55?TVDI≤0.650.7?TVDI≤0.83中旱0.65?TVDI≤0.750.8?TVDI≤0.94重旱0.75?TVDI≤0.850.9?TVDI≤0.955特旱0.85?TVDI0.95?TVDI5.3作物水分脅迫指數(shù)模型： CWSI=(Ts?Ta式中：CWSI—作物水分脅迫指數(shù)。Ts—Ta—(Ts?(Ts?（模型原理參見(jiàn)附錄C）作物水分脅迫指數(shù)模型干旱等級(jí)劃分等級(jí)類型CWSI值1無(wú)旱0?CWSI≤0.42輕旱0.4?CWSI≤0.53中旱0.5?CWSI≤0.64重旱0.6?CWSI≤0.75特旱0.7?CWSI≤1參考文獻(xiàn)[1]GB/T20481-2006氣象干旱等級(jí)[2]QX/T188-2013衛(wèi)星遙感植被監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則[3]QX/T344.1-2016 衛(wèi)星遙感火情監(jiān)測(cè)方法第1部分：總則[4]DB21/T1455.2-2022極軌衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)第2部分：干旱災(zāi)害

附錄A(資料性附錄)在軌運(yùn)行衛(wèi)星的主要參數(shù)表A.1～表A.3列出了標(biāo)準(zhǔn)涉及在軌運(yùn)行衛(wèi)星的主要參數(shù)表A.1NOAA/AVHRR干旱監(jiān)測(cè)通道相關(guān)參數(shù)通道波長(zhǎng)/μm波段星下點(diǎn)分辨率/m10.58～0.68可見(jiàn)光110020.70～1.10近紅外1100410.30～11.30遠(yuǎn)紅外1100511.50～12.50遠(yuǎn)紅外1100表A.2EOS/MODIS干旱監(jiān)測(cè)通道相關(guān)參數(shù)通道波長(zhǎng)/μm波段星下點(diǎn)分辨率/m10.62～0.67可見(jiàn)光25020.84～0.87近紅外2503110.78～11.28遠(yuǎn)紅外10003211.77～12.27遠(yuǎn)紅外1000表A.3FY-3/MERSI干旱監(jiān)測(cè)通道相關(guān)參數(shù)通道波長(zhǎng)/μm波段星下點(diǎn)分辨率/m30.62～0.68可見(jiàn)光25040.84～0.89近紅外250510.50～12.5遠(yuǎn)紅外250

附錄B(資料性附錄)溫度植被干旱指數(shù)（TVDI）模型原理Goward和Hope利用AVHRR數(shù)據(jù)研究Ts/NDVI關(guān)系隨土壤濕度變化時(shí)，發(fā)現(xiàn)植被指數(shù)與地表溫度具有很強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性，在遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)中，這一現(xiàn)象在多種植被類型和傳感器上得到驗(yàn)證[1]。Price等發(fā)現(xiàn)當(dāng)研究區(qū)域的植被覆蓋度和土壤水分條件變化較大時(shí)，以遙感資料得到的Ts和NDVI為縱橫坐標(biāo)得到的散點(diǎn)呈三角型[2]；Moran等利用植被指數(shù)和地表溫度(溫差)估測(cè)作物水分狀況，認(rèn)為對(duì)于一個(gè)區(qū)域來(lái)說(shuō)，若地表覆蓋類型從裸土到密閉植被冠層，土壤濕度由干旱到濕潤(rùn)，則該區(qū)域每個(gè)像元的植被指數(shù)和地表溫度組成的散點(diǎn)圖呈現(xiàn)為梯形[3]，Sandholt等利用簡(jiǎn)化的NDVI-Ts特征空間提出水分脅迫指標(biāo)，即溫度植被干旱指數(shù)（Temperature-VegetationDrynessIndex，TVDI），在該簡(jiǎn)化的特征空間，將濕邊(Ts-min)處理為與NDVI軸平行的直線，干邊(Ts-max)與NDVI呈線性關(guān)系[4]，如圖B.1。圖B.1地表溫度和植被指數(shù)構(gòu)成的梯形空間（引自Sandholt，2002）圖中的A、B、C、D四個(gè)點(diǎn)代表了Ts-NDVI特征空間中的四種極端情況，分別表示干燥裸土（NDVI小，Ts高）、濕潤(rùn)裸土（NDVI和Ts都最?。?、濕潤(rùn)且完全植被覆蓋的地表（NDVI大，Ts?。┖透稍锴彝耆脖桓采w的地表（NDVI和Ts都最大）。AD表示干邊，表示低蒸散，干旱狀態(tài)；BC表示濕邊，代表潛在蒸散，濕潤(rùn)狀態(tài)。說(shuō)明某一區(qū)域某一時(shí)段內(nèi)NDVI與Ts的理論特征空間內(nèi)，區(qū)域內(nèi)每一像元的NDVI與Ts值將分布在ABCD4個(gè)極點(diǎn)構(gòu)成的Ts/NDVI特征空間內(nèi)，Ts/NDVI特征空間可以被看作是由一組土壤濕度等值線組成。TVDI由植被指數(shù)和地表溫度計(jì)算得到，其定義為：TVDI=T?TminTmax式中Tmax=a+b×NDVI，為某一NDVI對(duì)應(yīng)的最高溫度，即干邊，，是干邊的擬合系數(shù)；Tmin=a'+b'×NDVI，為某一NDVI對(duì)應(yīng)得最低溫度，即濕邊，TVDI與土壤濕度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，TVDI越大，土壤濕度越低，旱情越嚴(yán)重；反之，土壤濕度越高。參考文獻(xiàn)[1]柳欽火,辛景峰,辛?xí)灾?等.基于地表溫度和植被指數(shù)的農(nóng)業(yè)干旱遙感監(jiān)測(cè)方法[J].科技導(dǎo)報(bào),2007,25(6):12-18[2]PriceJC.Usingspatialcontextinsatellitedatatoinferregionalscaleevapotranspiration[J].IEEETransactionsonGeosciencesandRemoteSensing,1990(28):940-948.[3]MORANMS,CLARKETR,INOUEY,etal.Estimatingcropwaterdeficitusingtherelationbetweensurfaceairtemperatureandspectralvegetationindex[J].RemoteSensingofEnvironment,1994,49:246-263.[4]SandholtL,RasmussenK,AndersenJ.Asimpleinterpretationofthesurfacetemperature/vegetationindexspaceforassessmentofsurfacemoisturestatus[J].RemoteSensingofEnviromrent[J].2002,79:213-224.

附錄C(資料性附錄)作物水分脅迫指數(shù)（CWSI）模型原理作物缺水指數(shù)(Cropwaterstressindex，CWSI)最初由Idso和Jackson等[1]根據(jù)熱量平衡原理提出，利用葉片溫度和氣溫的差值來(lái)估算作物水分脅迫，由于CWSI是針對(duì)完全覆蓋植被的，用于稀疏植被時(shí)會(huì)帶來(lái)較大的誤差。1994年Moran等[2]提出了直接由植被指數(shù)和熱紅外遙感資料求得作物缺水指數(shù)，使CWSI適用于部分植被覆蓋地區(qū)。圖C.1植被指數(shù)溫度梯形法確定作物缺水指數(shù)(CWSI)示意圖CWSI利用植被指數(shù)和溫度構(gòu)建了梯形關(guān)系圖，如圖C.1。梯形4個(gè)頂點(diǎn)分別代表4種極端情況，水分充足條件下的完全植被覆蓋，水分脅迫下的完全植被覆蓋，飽和水分狀態(tài)下的裸土和干旱情況下的裸土。其中，BC表示干邊，表示低蒸散，干旱狀態(tài)；AD表示濕邊，代表潛在蒸散，濕潤(rùn)狀態(tài)。CWSI由植被指數(shù)、地表溫度和氣溫計(jì)算得到，其定義為：CWSI=(T式中：Ts指地表溫度(℃)；Ta指空氣溫度(℃)；(Ts?Ta)min為作物在潛在蒸發(fā)狀態(tài)下的冠層溫度與空氣溫度的差，是溫差的下限：CWSI在[0,1]間變化，越接近0，說(shuō)明土壤水分越充足，越接近1，說(shuō)明越干旱。該方法要求在遙感影像范圍內(nèi)要存在明顯干濕點(diǎn)。參考文獻(xiàn)[1]IdsoS.B,JacksonR.D,PinterP