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干旱是一种缓慢的、周期性发生的自然现象,通常给社会和经济带来较大的危害。为了对干旱发生的周期和程度进行有效监测,以减轻其对社会和经济的影响,需要研究和开发有效的方法进行干旱分析和监测。常用的遥感干旱监测的方法有基于植被指数的,如距平植被指数(AVI)、条件植被指数(VCI)、作物缺水指数法(CWSI)等;基于土地表面温度的,如条件温度指数(TCI)、归一化温度指数(NDTI)等,还有基于植被指数与土地表面温度结合的方法,如LST/NDVI比率、条件植被温度指数(VTCI)等;其它方法有热惯量法、微波法等。
对于这些指数的计算是遥感干旱监测的关键,如何高效、快速地处理影像数据是必须解决的问题。目前国内外已有商业软件用于遥感影像处理,并且有的软件还可以进行二次开发,根据需要增加功能。但这些软件价格昂贵,且其功能可用于干旱监测的部分不多,操作起来也比较复杂,具有通用性而不具备专用性。因此,开发一套遥感干旱监测的专用系统是十分必要的。
本文通过计算和反演归一化植被指数(NDVI)和土地表面温度(LST),并应用合成值技术生成NDVI和LST合成值产品。基于NDVI和LST合成值产品实现了距平植被指数、条件植被指数、条件温度指数、条件植被温度指数等干旱监测模型以及VTCI冷边界和热边界的确定方法。基于Landsat-5TM、AVHRR和MODIS影像数据,实现了NDVI、AVI、VCI、TCI和VTCI等指数的计算、最大值合成、最大-最小值合成、以及VTCI冷边界、热边界的确定方法。结合软件工程的思想,根据影像数据的特点,设计并实现了遥感干旱监测的影像数据处理系统。使用北京市的Landsat-5TM和陕西关中平原的AVHRR数据对系统进行了验证,系统能够正确地实现设计所要求的算法,具有较高的性能。