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干旱的发生过程复杂，发展缓慢但造成的经济损失却很大，其中农业旱灾是世界上最常见、影响最大的灾害之一，不但造成作物减产和相应的经济损失，还会进一步影响到农业的可持续发展和社会的稳定。因此，加强农业旱情实时监测已成为当地政府和农业管理部门面临的一项紧迫的任务。然而，干旱的监测与旱情的评估却是公认的科学难题。旱灾发生的连发连片性、季节性、区域性等特点，迫切需要一种及时的宏观尺度的全方位监测手段。只有迅速对旱情做出准确监测与预报，才能采用有效的防旱抗旱措施，把旱灾损失降到最低。
遥感技术作为宏观、客观、迅速和廉价获取地表信息的最有效的工具，可以实时监测农作物的含水量，及时了解土壤墒情和病虫害的时空变化，提供大面积乃至全球的农田旱情信息。农田干旱的遥感监测研究对促进农业生产和区域可持续发展具有重要的现实意义。不断发展的遥感技术，给土壤水分的宏观、实时、动态监测提供了新手段，在一定程度上弥补了传统测量方法的不足。
随着经济和社会的发展需求提高，干旱监测的内容越来越多。设计开发适合实际业务需要的干旱监测系统迫在眉睫。在开发干旱监测系统时，用户需要经常增加新的模型或者新功能，这客观上要求现有的系统平台为今后的业务变化和发展留出余地，形成一个开放性的系统。而组件式结构的软件系统恰恰满足了这方面的要求。根据遥感旱情监测以及干旱监测部门的业务特点，合理设计组件式结构的系统软件，将对遥感干旱监测的业务化推广起到积极的促进作用。
结合上述旱情监测研究中存在的模型和软件系统两方面问题，本文开展了相应的研究，主要成果如下：
(1)总结了基于二维光谱空间的旱情监测模型，分析了二维光谱空间的特点。在此基础上，针对PDI模型提出了改进方法，建立了基于红光.近红外波段二维光谱空间的旱情监测新模型--距离干旱指数DDI，在考虑植被影响的同时，简化了模型的处理方法。选取监测实验区不同时段的影像进行验证，证明DDI的监测效果较PDI有了进一步提高。
(2)直接利用遥感波段数据构建三维光谱空间。本研究从二维光谱空间过渡到三维光谱空间，根据业务化应用的实际需要，提出了构建三维空间选用波段的原则。在此基础上使用PROSPECT等模型进行数值模拟，从中选取了中心波长为1.6um的短波红外波段，与红光-近红外波段一起，构建三维光谱空间。结合地表的实际信息，对三维光谱空间的散点分布特征进行了分析。这为建立基于三维空间的遥感干旱监测模型奠定了基础。
(3)在三维光谱空间的基础上，结合MODIS数据特点，建立面向气象部门业务化应用的旱情监测模型--三角分布干旱指数(TDI)。本研究选用了MODISL1B数据的第1、2、6波段构建三维光谱空间，图像各像素以散点形式分布其中。考虑散点在平行于x+y+z=0平面上的投影，每个点的TDI值为其到水分极值点和植被极值点的二维距离之和。在此基础上，本文提出了引入植被影响修正项的VTDI指数，以及三维空间距离的TSDI指数。
(4)利用宁夏自治区多年实地监测的土壤水份等资料，以及监测区相应时期的遥感数据，设计并实施了模型验证方案。本研究利用2003-2006年4、6、9月上旬的遥感数据以及宁夏监测区土壤水分实测数据，进行模型对比验证。同时，选择2004年4-6月各旬的遥感数据和土壤水分实测数据，进行时间序列的计算，验证模型的稳定性。此外，还利用北京顺义试验场的30米分辨率ETM影像以及土壤水分数据，进行了小尺度模型初步验证，取得了较好的效果。
(5)利用组件思想，开发具有良好开放性扩展性的面向业务化应用的遥感干旱监测软件系统。本研究总结了面向旱情监测业务的软件系统所要具备的特点，并根据实际业务需要提出了基于组件式干旱监测系统的功能需求。根据软件特点和功能需求，进一步明确了系统的总体结构设计以及内部数据结构及数据流和数据交换设计。最后，根据作者负责开发的北京大学GeoSINA实验室组件式旱情遥感监测系统的实践，指出了该类系统在开发中重点要注意解决的关键技术，给出了较详细的解决方案。