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江西省是我国长江中下游南岸的农业大省,旱灾发生频繁,已经成为制约农业生产持续稳定发展的障碍因素之一。根据江西地理气候特征和农业生产特点,探讨一套客观、动态、实时的江西农田干旱监测方法,将能为有关部门提供及时的农田旱情时空动态信息,以便采取积极有效的抗旱减灾措施,提高农业生产管理水平。
随着航天遥感技术的快速发展,时间、空间及光谱分辨率不断提高,它在农业生态环境动态监测的应用领域不断扩大,其宏观、快捷、客观、经济的优势得以有效发挥。利用遥感技术手段来探测大范围面积上的农田旱情有着极其广阔的前景。从数据源上来看,MODIS数据所固有的优点,使之成为最理想的大范围干旱监测的潜在遥感数据源。江西省地处亚热带地区,地形起伏变化大,农业生产以水稻种植为主。江西省农业旱情监测需要考虑这些特征,建立一套适合于当地地理气候和农业生产特征的遥感监测方法。
本论文的研究目标就是针对江西省农业旱情监测问题,研究提出一套适合于江西省的以MODIS遥感数据为基础的农业旱情遥感监测方法,并选择江西省农业旱情较严重的2003年来进行实例研究,以验证这一方法在江西省的适用性,分析研究江西省2003年农业旱情时空发展变化规律。论文的要点可以归结为如下几个方面:
(1)在系统地总结了国内外农业旱情遥感监测原理和方法的基础上,进一步根据江西省的实际情况提出了一套适用江西省的区域农业旱情遥感监测方法。该方法主要是以农田植被供水指数为基础,根究研究区高植被覆盖的特点加以改进,采用EVI代替NDVI进行植被长势监测,依据植被覆盖度进行区域分级来计算植被供水条件指数,并结合江西干旱指数及气象旱情资料进行分级,用以判断农业旱情严重程度。该方法充分利用了MODIS的多波段遥感信息,所需参数都是从同一景MODIS遥感数据中估计出来,从而发挥了MODIS数据的空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率在农业旱情遥感监测中应用的优越性。
(2)选择江西省农业旱灾比较严重的2003年进行实例应用研究,运用所提出的旱情监测模型对其夏季农业旱情进行了监测,结果表明该模型的监测结果与地面实际旱情时空分布非常吻合,从而证实了这一方法在江西省农业旱情监测中的适用性。运用这一方法开展农田旱情监测,将能快速及时地获得江西省区域范围的农业旱情时空动态变化信息,可为有关部门抗旱减灾决策提供依据。同时,该农业旱情监测方法是根据江西省的区域特征提出的,因此它也为我国长江中下游地区农业旱情遥感监测提供了思路。
(3)根据实例监测结果,江西省2003年夏季旱情比较严重,主要是从7月上旬开始,到8月中旬下结束。7月上旬东北部的上饶、鹰潭等地均有轻度与中度旱情出现,而南部赣州大部分地区与吉安南部地区也出现不同程度的旱情。7月中旬上饶、鹰潭、九江、吉安等地出现重旱。由于旱情严重,晚稻移栽期普遍推迟,已移栽的晚稻叶片发黄,甚至出现死株现象。7月下旬全省旱情依旧严重,吉安、赣州出现了大范围的旱灾。8月上旬是旱情发展最为严重的阶段,绝大部分地区都出现了干旱,部分地区旱情严重。江西的东北、中部和南部干旱面积广阔,其中部分地区出现了重旱。干旱对二季晚稻返青、分蘖极为不利,对正处抽穗扬花的中稻影响很大。8月中旬由于降雨的影响,旱情得到缓解,部分地区旱情基本解除。
(4)在遥感图像数据处理方面,本项研究根据MODIS数据的特点,有效地利用ENVI等遥感软件,对图像几何校正、多景数据合成、图像裁切、参数提取、云覆盖检测和旱情监测结果制图等方面进行了深入的研究,形成了一套适合于江西省农业旱情遥感监测的快速实现方法。