旱情监测发展方向

干旱已成为一个焦点的问题，直接影响到工农业生产和居民日常生活，受到国内外学者的广泛关注。利用遥感与GIS技术进行干旱监测已经取得了可喜的成果，但仍然存在一些问题。

1 需建立完善的基础数据库，实现基础数据的共享。气象数据、旱情遥感监测数据保存在不同的部门，各部门之间数据共享不畅，不能及时获取相关信息是监测、分析滞后的一个主要原因。

2 遥感旱情监测技术发展比较成熟，但仍存在一些需要深入研究的问题：如，在地形复杂地区，高程对植被、地温等参数的影响非常大，监测该类地区干旱时应更多地考虑到地形因素的影响；多源卫星综合应用，资源遥感卫星及高分辨率传感器增多，遥感数据质与量大幅度提高，提供了丰富的资料来源，利用多波段、多影像数据融合是干旱遥感监测的发展方向之一。2100433B

据河南省防汛抗旱指挥部办公室介绍，由于各地积极抗旱浇地，加之近期陆续迎来降雨，河南旱情得到缓解，受旱面积已降至411万亩，但局部地区旱情仍然较严重。

2014年7月，河南遭遇63年来最严重的“夏旱”，河南省多地供水告急。由于2014年汛期以来，高温、少雨、干旱天气持续发展等原因，造成河南省中西部和北部部分地区发生较为严重的旱情。当地居民生活陷入困难，抓阄排号取水。截至8月25日的最新统计结果显示，河南全省受旱面积为411万亩，其中轻旱219万亩，重旱192万亩，临时性饮水困难人数27.38万人，主要分布在平顶山、许昌、南阳、汝州等地。省累计投入抗旱资金21.4亿元，抗旱浇地9206万亩次。

在灾害频发的当代,干旱因其持续时间长,影响范围广,灾害损失大等特点逐渐成为当前世界影响最为严重的自然灾害之一。所以对干旱状况进行监测,掌握其发生、发展规律,为决策部门提供科学合理的依据,对于减少旱灾的损失是十分必要的。

基于遥感的大面积干旱监测发挥着重要作用,遥感集市的一位大神利用MODIS数据以五天一次的频率监测近一个月来河南省的干旱情况，与大家一同心系灾区，结果表明,近一个月河南普遍处于干旱状态，在8月9日达到峰值，全省重旱面积高达2/3。不同程度的干旱在这一个月内不断的侵蚀着河南,中重旱在各个地方蔓延，8月9日的时候，几乎席卷整个河南。峰值过后，干旱情况开始整体缓解，但豫东地区的干旱程度仍不容乐观。

旱灾是我国农业最主要的自然灾害，已成为对我国农业生产影响最严重的气象灾害。与其他自然灾害相比，它出现的频率最高，持续时间最长，影响的范围最大，对农业生产的直接损失也最重，所以对干旱的监测尤为重要。MODIS传感器的高时间分辨率、高光谱分辨率、适中的空间分辨率等特点使得其在干旱监测中具有突出的优势，非常适合大范围的动态的干旱监测。

本次以MODIS为数据源，采用归一化多波段干旱指数法对河南农田旱灾进行监测。归一化多波段干旱指数法主要监测的是土壤表层0-50cm的干旱情况，由于大部分农作物根系小于50cm,因此该方法对于表征农业干旱具有较好的指示意义。

遥感或GIS技术单独在旱情监测中都有一定的局限性，但将遥感与GIS技术集成，能够将优势互补，综合应用RS和遥感集市平台在旱情监测中较广泛。

（1） 综合应用遥感与GIS技术监测旱情在国外应用

对草原坑洼的水文特征进行了分Jennifer Rover等人应用TM/ETM 影像和GIS技术，

类，并对各方法的分类精度进行了比较，认为，应用多像元对象能够动态地监测和模拟草原与地下水之间水分转移。Sarah O．Tweed等[34]人以澳大利亚东南部的盐碱干旱易发区为例，研究了一种综合应用遥感和地理信息系统技术包括：地形分析、植被活动监控、渗透能力等绘制地下水补给区和排泄区的协同方法。

（2） 综合应用遥感与GIS技术监测旱情在国内应用

申广荣等以黄淮海平原地区为例，以研究区气象数据，地面实测土壤水分和农田蒸散数据、研究区地形图、遥感图像为数据源，综合应用遥感与GIS技术，逐像元计算研究区作物缺水指数（CWSI），获取研究区旱情分布，用于对研究区旱情监测。盛绍学等以遥感图像为主要信息源，以高程、水系、土壤、土地利用等地面详细资料为基础，利用GIS 技术，建立了安徽省干旱灾害遥感监测评估系统。并利用实际的旱情资料对该系统的运行结果精度进行了评估。袁媛等综述了农业旱灾遥感监测的模型和方法，总结了地理信息系统技术在农业干旱研究中的思路及技术手段。王坤等人以松辽平原的东辽河流域作为研究区，以RS和GIS技术为关键支撑，建立了NDVI和地表温度之间的回归方程，采用Ts/NDVI法对2007年8月东辽河流域的土壤含水量情况进行了监测、评价和验证，结果显示，分析结果变化趋势与实测变化趋势一致，但受到卫星的空间分辨率与研究区地形变化和植被变化的影响。高懋芳等[39]基于遥感与GIS技术，建立农业旱情遥感监测评估模型，并将该模型结合MODIS遥感数据、地面气象观测资料以及基础地理信息数据，分析评价了2006年5～10月广东省每旬的农业旱情发展变化过程，结果与2006年广东农业旱情发展变化趋势吻合程度很好。

GIS技术具有空间数据管理和空间分析功能，在旱情监测中的应用比较广泛，如综合应用地面数据及评价干旱的指标建立干旱估算模型监测旱情，建立旱情监测管理信息系统等。

（1） 应用GIS技术在监测旱情在国外应用

水平衡派生干旱指数能有效量化干旱的严重程度和持续时间，是监测Pinios河流域的所有子流域水文干旱的良好指标。Robert McLeman等基于GIS模型研究加拿大西部历史干旱状况和人口变化的发展，为定性研究干旱适应性和人口迁移提供支持。

（2） 应用GIS技术在监测旱情在国内应用

以辽宁为例，综合应用遥感数据、地面观测资料、DEM、干旱监测模型等，基于GIS 平台建立干旱监测信息系统，并对2004 年6 月辽宁省干旱进行等级划分及面积监测分析。黄永学等[31]以湖北省为例，采用降水距平百分率( Pa)、相对湿润度指数(Mi)、标准化降水指数(SPI)、综合干旱指数(Ci)、帕尔默干旱指数（PDSI）等五种干旱指标来反映旱情，综合应用气象站点数据、水系数据、DEM等，研究开发了基于WebGIS的湖北省干旱灾害监测与分析系统，并对该系统的运行效率及运算结果的准确性进行了实际的检验。

遥感技术能够有效、大面积、实时动态地获取干旱地区旱情资料，随着遥感传感器的发展，利用不同传感器获取的数据，计算各种能直接或间接反映干旱情况的参数或指标，已形成了很多种方法，归纳如下：

（1） 利用可见光和近红外遥感数据提取地面覆盖物植被指数进行旱情监测

归一化植被指数（NDVI）是应用较广的典型植被指数之一，能反映出植物冠层的背景影响，如土壤、潮湿地面、枯叶等，且与植被覆盖有关，因此，NDVI广泛应用在检测植被生长状态、植被覆盖度等方面。

（2） 利用热红外波段建立地表温度模型估测土壤湿度

土壤中水分含量直接影响到植被生长发育，同时也是土壤干旱情况的重要表征指标，利用热红外遥感温度和气象资料来间接地监测植被条件下的土壤水分是遥感监测土壤水分的一个重要方法。利用AVHRR资料计算土壤有效水分和热惯量，认为土壤水分受到干旱区情况以及干旱区地形等的影响。

（3） 综合利用可见光、近红外和热红外数据进行干旱监测

利用可见光、近红外和热红外数据进行干旱监测和土壤水分信息提取也是当前广泛应用方法之一。Gillies等[13]利用遥感反演地表真实温度和NDVI，在反演过程中将NDVI与地表辐照温度预测的边界进行了拉伸处理，并与实验数据进行了比较分析。湿边是基于温度植被指数（TVI）和归一化植被指数（NDVI）派生出来的描述植被覆盖的指数，Kmiura通过修正温度植被指数，提出改进后的温度植被干旱指数（MTVDI）并用于实际研究中，结果表明，湿边指数显示不同地表的MTVDI和土壤水分含量的关系，能用于估算大范围的植被覆盖和水分含量，可以用作干旱指数。齐述华等利用水分亏缺指数(WDI)，提出基于遥感的WDI判断农田受旱成灾的标准，并利用1982-2001 年 NOAA资料提取了全国1982-2001年间各年份受旱成灾耕地面积。研究结果显示：基于遥感的WDI指数获取的农田受旱成灾面积与统计结果基本一致，在提取农田受旱面积方面具有一定参考价值。

（4） 微波遥感

物体的微波发射率主要取决于其介电特性，土壤水分微波遥感的理论基于液态水和干土之间介电常数的强烈反差，由此建立土壤湿度与后向反射系数的统计经验函数，通过遥感数据获取的后向反射系数反演土壤湿度。 A.Gupta等[16]人选取热带降雨测量卫星（TRMM）4年中6至8月的观测数据，分析干旱区土壤的干湿状况和时空变化特征，并提出了一种利用微波亮度温度监测干旱的方法。Khil-Ha Lee 等[17]针对主被动微波遥感数据分别建立了亮度温度、后向散射系数与地表土壤水分、植被参数(LAI) 的关系，建立了表征前向模型模拟结果与卫星观测数值的差异函数，利用不同通道对前向模型中各参数进行确定。

综合应用遥感技术获取及时的图像信息，并结合地面降水等数据，在分析地区干旱或监测中也广泛应用。标准化降水指数（SPI）是先求出降水量分布概率，然后进行正态标准化而得到，综合应用SPI和遥感影像数据也是分析和监测干旱的方法之一。

旱灾一直以来是我国影响范围最广的农业自然灾害，2011年更是受到旱灾影响，贵州、广西、湖南、云南、重庆等地区受灾严重，受旱地区降水普遍不到200毫米。由降水持续偏少导致江河、湖泊水位异常偏低，水体面积减少明显，农作物绝收，森林火险频繁。气象卫星遥感监测显示，长江干流各控制流量比常年同期偏少25%至70%。利用遥感与GIS技术，能够有效、大面积、实时动态监测干旱地区旱情。

地震监测台站，指设置地震监测设施并开展地震监测的基层机构。地震监测台网，指由若干地震监测台站组成的地震监测网络体系。全国地震监测台网，指全国各级地震监测台网的总称，由国家地震监测台网、省级地震监测台网和市、县地震监测台网组成。此外，还建设有专用地震监测台网，即由大型水库、核电站、油田、矿山、石油化工、交通等重大工程建设单位建设和管理的地震监测台网。

施工监测的常见类型有：

钢结构应力监测

大型施工项目应力变化监测

结构健康监测

基坑监测

大体积混凝土浇筑温度监测

轨道、码头监测

隧道围岩位移监测等

监测技术这里着重介绍环境监测中污染物的测试技术。如空气检测，水质检测。