水利部旱情遥感监测系统建设与展望

水利部旱情遥感监测系统建设与展望辛景峰中国水利水电科学研究院水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心1.

项目背景2.旱情遥感监测模型3.

水利部旱情遥感监测系统建设4.

应用与展望

汇报内容干旱灾害是我国主要的自然灾害之一。近年来，我国干旱灾害呈现发生频率高、分布面积广、持续时间长、危害性大的特点，对工农业生产及人民的生活带来很大的影响和损失。2009201120132010201220141项目背景全国旱情监测现状

水利部门建立了各类水文基本监测站网

气象、农业部门建立的监测站网

水利部门基本建成的信息传输体系

水利部门初步实现了水旱情信息自动化处理

规范了有关水旱情数据库建设我国旱情监测存在的问题

旱情监测站点较少，旱情监测体系不完善。

现有旱情信息内容不能满足需要。

现有旱情信息时效性不能满足要求。

现有旱情信息的处理手段不能满足要求。1项目背景—旱情监测现状◆

遥感监测技术具有快速、大范围、低成本、客观、特点，可快速

、及时、动态监测与评估区域性的土壤水分状况和干旱状况。◆建立和完善旱情遥感监测体系，提高抗旱减灾决策能力，保障供水安全

、粮食安全和生态环境安全成为新形势下对旱情监测工作的迫切需求。◆我国自主研发的遥感卫星的升空，大量的可获得的卫星遥感数据，遥感信息大时代已经来临，采用遥感技术开展旱情监测迎来全新机遇。1项目背景—遥感技术优势.

国家级干旱监测中心>

美国干旱监测中心>欧洲干旱预警系统>

澳大利亚干旱监测>

加拿大干旱监测.

国际组织FAO-干旱预警系统1项目背景—国外干旱遥感监测系统>FAO全球粮食和农业信息监测预警系统>

北美饥荒预警中心美国干旱监测中心欧洲干旱预警系统澳洲气象局国家防汛抗旱指挥系统二期工程中安排开展水利部旱情遥感监测系统建设工作，旱情遥感监测系统是指挥系统二期工程抗旱业务

应用系统的重要组成部分。项目通过构建多尺度旱情遥感监测模型，研制水利部旱情遥感监测业务应用系统，实现旱情监测产品业务化生产以及应急快速监测与评估

，为抗旱救灾指挥决策提供科学支撑。1项目背景—水利部旱情遥感监测系统建设

数据管理遥感数据预处理旱情遥感监测旱情监测产品制作旱情产品发布开发旱情遥感业务应用系统全国、区域、水体面积旱情遥感监测模型构建按旬尺度生产和发布全国和典型旱情遥感监测产品1项目背景—项目建设内容遥感影像数据库旱情监测成

果数据库1.

项目背景2.旱情遥感监测模型3.

水利部旱情遥感监测系统建设4.

应用与展望

汇报内容

全国旱情遥感监测模型构建

典型区域农业旱情遥感监测模型构建

基于水体面积变化的旱情遥感监测模型构建2旱情遥感监测模型针对国家对旱情监测、抗旱管理的实际需求，构建旱情遥感监测模型，利用中低分辨率卫星遥感数据源，对全国范围内的旱情进

行监测评估，为抗旱管理决策提供科学依据和技术支撑。2.1全国旱情遥感监测模型构建-总体介绍

模型原理：

VCI

=

(NDVIi

-

NDVImin

)max

min2.1全国旱情遥感监测模型构建-模型构建

模型原理：

TCI

=

LniiSTmLSTSTmaxLSTma全国旱情遥感监测模型库F1CCFD

+F2CCD

+F3CDR

F1+

F2

+F32.2.6旱情遥感监测模型库2.数法旱情遥感监测模型：1.植被指数法旱情遥感监测模型：3.云参数法旱情遥感监测模型：

模型原理：NDVI

-

NDVIRDRI

=类别产品描述及命名规范0级产品MOD09GA用来进行滚动NDVI生成MOD13A116天全球NDVI数据MOD11A1每天的LST数据MOD11A28天LST数据1级产品中国区域镶嵌产品MOD09GA_L1_MOSAIC_500m_CHINA_D_20150601_20150601_20150601122025_001.TIF431波段合成产品MOD09GA_L1_FUSION4321_500m_CHINA_D_20150601_20150601_20150101122025_001.TIF2级产品可靠性滤波产品MOD09GA_L2_Relibility_500m_CHINA_16_20150101_20150116_20150101122025_001.TIF滚动NDVI旬产品MOD09GA_L2_NDVI_500m_CHINA_X_20150601_20150609_20150612122025_001.TIF滚动LST旬产品MOD11A1_L2_LST_500m_CHINA_X_20150601_20150609_20150612122025_001.TIF云参数产品MOD09GA_L2_CLOUD_500m_CHINA_D_20150601_20150601_20150603122025_001.TIF3级产品滚动VCI旬产品MOD09GA_L3_VCI_500m_CHINA_X_20150601_20150609_20150612122025_001.TIF16天VCI产品MOD13A1_L3_VCI_500m_CHINA_16_20150601_20150630_20150702122025_001.TIF滚动TCI旬产品MOD11A1_L3_TCI_500m_CHINA_X_20150601_20150609_20150612122025_001.TIF8天TCI产品MOD11A2_L3_TCI_500m_CHINA

8

20150601_20150630_20150702122025_001.TIFVHI旬产品MODIS_L3_VHI_500m_CHINA_X_20150601_20150609_20150612122025_001.TIF2.1全国旱情遥感监测模型构建-专题成果2.1全国旱情遥感监测模型构建-专题成果旱情监测简报2017/10/30全国旱情监测产品样例受旱耕地统计报表旱情等级分布图研制了植被供水指数法、旱指数法、表观热惯量法、

植被状态指数法、

被多项式

法区域旱情遥感监测模型，开发了区域旱情遥感监

测子系统，并在东北区和华北区进行了示范应用。2.2典型区域农业旱情遥感监测模型构建-总体介绍2.2典型区域农业旱情遥感监测模型构建-模型构建

TVDI

=

T

-

Tmin

=

T

-

Tmin

Tmax

-

Tmin

a+

bNDVI

-

TminNDVI

-

NDVIVCI

=

MIN

NDVI-

NDVIMAX

MINW

=

aijNDVI

*(i)LST*(

j)旱指数模型植被状态指数模型被多项式模型植被供水指数模型区域旱情遥感监测模型库表观热惯量模型ATI

=

1

-

ABE

ΔTVSWI

=

ILSTNDVTVPM模型ATI模型TVDI模型VCI模型VSWI模型模型优选i

=0

j

=02.2典型区域农业旱情遥感监测模型构建-模型构建

VCI模型TVDI模型VSWI模型模型率定ATI模型TVPM模型遥感与地面数据相结合的区域旱情遥感监测流程旱情指标统计分析土壤类型作物生长期土地利用作物分布分区土壤含水量

反演旱情等级图

生成旱情监测报告旱情

专题图土壤

墒情卫星

图像2.2典型区域农业旱情遥感监测模型构建-专题产品利用遥感数据进行水体自动提取的算法很多，常用的有水体指数法、

阈值法、谱间关系法等，这些方法对于单个水体的提取精度都较高，但对于区域范围内

多个水体的提取。面向对象的分析技术综合考虑地物的光谱特征、形状特征、纹理特征以及地物间的相关特征，更符合人识别地物时的思维模式，因此信息提取的精度更高。优选三种水体信息提取的方法：>

NDWI指数法>

单波段阈值法>

面向对象法2.3基于水体面积变化的旱情遥感监测模型构建-模型构建×

100%A

−AW

=A开始是否进行交互编辑是交互编辑

水体提取

结束2.3基于水体面积变化的旱情遥感监测模型构建-技术流程GF等遥感影像面向对象法GF等遥感影像GF1/2光学遥感影像输入参数分割阈值水体指数法

水体自动提取面向对象分类法水体自动提取单波段阈值法

水体自动提取单波段阈值法水体指数法

结果

栅格矢量化规则

集阈

值阈

值否2.3基于水体面积变化的旱情遥感监测模型构建-专题成果典型水体监测2.3基于水体面积变化的旱情遥感监测模型构建-专题成果区域水体监测1.

项目背景2.旱情遥感监测模型3.

水利部旱情遥感监测系统建设4.

应用与展望

汇报内容遥感数据接收、预处理与管理旱情遥感监测业务流程业务系统生产旱情监测产品库旱情监测产品库气象与其他

数据库旱情监测数据库遥感数据接收、预处理与管理旱情监测产品展示旱情统计旱情产品服务旱情产品发布管理用户管理旱情产品发布数据入库3.1水利部旱情遥感监测系统总体结构国家防办用户省级用户产品

制作产品

制作模型库旱情遥感监测产品业务生产旱情产品管理与发布产品入库数据获取MODIS

1B数据批量

预处理气象与其他

数据MODIS合成产品批量预处理全国旱情遥感监测子系统水体旱情遥感监测子系统区域旱情遥感监测子系统GF-1数据批量预处理面向对象法旱情专题分析大气校正大气校正MODIS

合成产品数据接收数据接收模型率定墒情反演热惯量法TVDI法特征

参数

提取特征

参数

提取MODIS

1B数据辐射校正辐射校正几何校正分区镶嵌投影转换自动下载云参数法旱情等级划分原始遥感影

像数据库NDWI法NDVILST云产品

制作水体

提取水体水体面积变化分析云NDVI阈值法GF-1数据旱情监测旱情监测旱情监测特征参数库植被指数法数法几何校正首页镶嵌镶嵌转换转换

与中国资源卫星中心建立了遥感影像光纤接入系统，可实时接入HJ-1A

、

HJ-1B

（30米）以及GF-1影像（16米）等中分辨率影像

建立了气象卫星卫星广播系统（CMACast），可实时接收包括MODIS

、

MTSAT、

NOAA、

FY等8颗遥感卫星数据；并通过授权可获取地面观测数据

开发了遥感影像预处理系统与遥感数据管理系统3.2建立了遥感数据接收、预处理与管理系统影像入库管理系统气象卫星广播系统资源卫星光纤接入遥感影像预处理全国旱情遥感监测系统区域旱情遥感监测系统3.3研制了旱情遥感监测业务生产系统基于水体变化的旱情遥感监测系统

实现了全国旱情监测旬产品的滚动生产

具有区域旱情应急快速监测的能力（

5天1次）

实现了逐月重点水体监测产品的生产3.4实现了旱情遥感监测产品的生产水体旱情监测产品全国旱情监测产品区域旱情监测产品3.5开发了旱情产品管理与发布子系统3.5旱情产品管理与发布子系统多期对比分析旱情受旱趋势分析图3.5旱情产品管理与发布子系统与国内外其它产品对比分析3.5旱情产品管理与发布子系统趋势分析3.5旱情产品管理与发布子系统产品检索、详情查看、对比分析、趋势分析区域旱情产品3.5旱情产品管理与发布子系统水体监测产品1.

项目背景2.旱情遥感监测模型3.

水利部旱情遥感监测系统建设4.

应用与展望

汇报内容2016年夏季内蒙古中东部大部地区受降水偏少、高影响，导致这些地区旱情持续发展，锡林草原和呼伦贝尔大草原亦出现干旱成灾现象。基

于卫星遥感资料开展内蒙古地区的旱情动态监测。4.1系统应用-2016年全国旱情监测全国干旱气象综合监测图(2016-07-15)（国家气候中心）基于统计上报资料的全国旱情分布图(2016-07-15)基于VCI的遥感旱情监测分布图(2016-07-15)基于TCI的遥感旱情监测分布图(2016-07-15)4.1系统应用-2017年全国旱情监测2017年4月底、

5月初辽宁、内蒙、河北等地旱情初现4.1系统应用-某省市市级旱情监测4.1系统应用-某省市