基于水汽通量散度的植被旱灾指数评估方法和系统技术方案

本发明专利技术属于农业气象灾害技术领域，尤其涉及一种基于水汽通量散度的植被旱灾指数评估方法和系统。评估方法包含步骤：获取目标区域的水汽通量散度的历史数据，根据历史数据处理得到源历史数据，根据源历史数据计算得到水汽通量散度的发生概率；并由发生概率得到水汽通量散度指数；根据卫星遥感植被指数得到卫星遥感植被变动指数，根据水汽通量散度指数和卫星遥感植被变动指数计算得到二者的显著性区域；对显著性区域依据水汽通量散度指数进行植被旱灾等级划分。本发明专利技术解决了传统干旱指数对旱灾影响因素考虑不全，导致准确率较低和多个植被旱灾影响因素间相互干扰，数据处理和分析存在困难问题；克服了在复杂地表不具有旱灾预测能力的缺陷。能力的缺陷。能力的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
基于水汽通量散度的植被旱灾指数评估方法和系统


[0001]本专利技术属于农业气象灾害
，尤其涉及一种基于水汽通量散度的植被旱灾指数评估方法和系统。

技术介绍

[0002]陆地生产系统受到水分收支不平衡的负面影响就形成了旱灾。和气象气候干旱不同，植被旱灾是指无雨或雨水稀少造成土壤水分下降，植物因得不到所需水分而受害；植物旱灾除了受到环境中水分影响外，还与本身抗旱能力等有关。现有技术中，常见的预测方法主要基于降水和蒸散发从缺水角度对干旱进行评估，例如选用降水、蒸散发和水汽含量等因素的干旱指数；还有从遥感植被的旱灾响应来进行评估。以上方法往往存在：对植被旱灾的预测存在复杂地表抗干扰能力差、准确率低和不具备预测能力等缺陷，目前尚无可以对植被旱灾影响因素较为全面涵盖并可以有效、便捷、准确地评估和预测植被旱灾的方法。

技术实现思路

[0003]鉴于以上分析，针对现有技术中的不足，本专利技术旨在提供一种基于水汽通量散度的植被旱灾指数评估方法和系统，至少能够解决以下技术问题之一：(1)传统干旱指数对复杂地表植被旱灾影响因素考虑不全，导致准确率较低；(2)传统干旱指数中，多个植被旱灾影响因素间相互干扰，数据处理和分析存在困难；(3)卫星遥感技术植被旱灾监测易受虫害、人为因素等干扰。
[0004]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0005]本专利技术提供一种基于水汽通量散度的植被旱灾指数评估方法，包含以下步骤：
[0006]获取目标区域的水汽通量散度的历史数据，根据历史数据处理得到源历史数据；历史数据包括通过气象数据查询获取目标区域水汽通量散度数据；源历史数据包括所需时间单位的水汽通量散度数据；
[0007]根据源历史数据计算得到指定时间的水汽通量散度的发生概率；
[0008]根据指定时间的水汽通量散度的发生概率计算指定时间的水汽通量散度指数；
[0009]获取目标区域的卫星遥感植被指数，根据卫星遥感植被指数得到卫星遥感植被变动指数，根据得到的指定时间的水汽通量散度指数和卫星遥感植被变动指数进行线性回归分析得到目标区域中指定时间的水汽通量散度指数和卫星遥感植被变动指数的显著性区域；
[0010]依据指定时间的水汽通量散度指数对显著性区域进行植被旱灾等级划分。
[0011]优选的，所述指定时间的水汽通量散度的发生概率p的计算方法为：
[0012][0013]其中，VIMDy,m是指定的第y年第m月的水汽通量散度；m是1
‑
12月的编号；p(VIMDy,m)是指定的第y年第m月的水汽通量散度的概率；nm＝多年同期不同年份的第m月的水汽通
量散度的样本数量+1；iy,m的定义为：将指定的第y年第m月的水汽通量散度和多年同期不同年份的第m月的水汽通量散度的数据集按照数值大小从小到大排列，并依次赋予1、2
……
直至nm的序号，iy,m为第y年第m月水汽通量散度在排列中的序号。
[0014]优选的，所述指定时间的水汽通量散度指数的计算方法为：
[0015]将水汽通量散度VIMD的发生概率p分为≤0.5和>0.5两种情况对水汽通量散度进行正态分布标准化即得到水汽通量散度正态分布标准化指数t，t满足：
[0016][0017]水汽通量散度指数SVIMDI满足：
[0018][0019]优选的，获取目标区域的卫星遥感植被变动指数VA的方法为：
[0020]y为年份，m为1
‑
12月的编号，VAy,m为指定的第y年的第m月遥感植被变动指数；VIy,m为指定的第y年的第m月植被指数；VIave,m为第m月历年植被指数的均值。
[0021]优选的，所述水汽通量散度指数和卫星遥感植被变动指数的显著性区域的判定方法为：将所述水汽通量散度指数和所述卫星遥感植被变动指数根据F总体显著性检验筛选显著性水平小于0.05的区域判定为显著性区域。
[0022]优选的，所述F总体显著性检验前可以将目标区域分割为若干可以获取水汽通量散度指数和/或卫星遥感植被变动指数的最小单元，并将最小单元进行F总体显著性检验筛选显著性水平小于0.05的区域作为显著性区域。
[0023]优选的，以所述显著性区域水汽通量散度指数为预测因子，和，以所述显著性区域的卫星遥感植被变动指数为预测量构建线性回归模型。
[0024]优选的，所述植被旱灾等级的划分标准为：SVIMDI＞1.0，则判定目标区域或目标区域的最小单元为湿润区；
‑
1.0＜SVIMDI≤1.0，则判定目标区域或目标区域的最小单元为正常区；SVIMDI≤
‑
1.0，则判定目标区域或目标区域的最小单元为干旱区。
[0025]优选的，所述原始历史数据包含至少15年的水汽通量散度数据。
[0026]另一方面，本专利技术公开一种基于水汽通量散度的植被旱灾指数评估系统，用于实现上述的评估方法，包含以下模块：
[0027]数据采集处理模块：
[0028]用于获取目标区域的水汽通量散度的历史数据，根据历史数据处理得到源历史数据；历史数据包括通过气象数据查询获取的目标区域水汽通量散度数据；源历史数据包括所需时间单位的水汽通量散度数据；
[0029]第一计算模块：
[0030]根据源历史数据计算得到指定时间的水汽通量散度的发生概率；
[0031]第二计算模块：
[0032]根据指定时间的水汽通量散度的发生概率计算指定时间的水汽通量散度指数；
[0033]第三计算模块：
[0034]获取目标区域的卫星遥感植被指数，根据卫星遥感植被指数得到卫星遥感植被变动指数，根据得到的指定时间的水汽通量散度指数和卫星遥感植被变动指数进行线性回归分析得到目标区域中指定时间的水汽通量散度指数和卫星遥感植被变动指数的显著性区域；
[0035]旱灾等级判定模块：
[0036]依据指定时间的水汽通量散度指数对显著性区域进行植被旱灾等级划分。
[0037]与现有技术相比，本专利技术至少能实现以下技术效果之一：
[0038](1)本专利技术采用水汽通量散度作为分析变量，水汽通量散度将区域看成一个整体表征水汽输入和输出，能够反映降水、蒸散发等因素的综合影响，因而较常见旱灾指数单纯考虑降水、蒸发和土壤水分等，水汽通量散度能够综合考虑影响植被旱灾各种因素，在复杂地表更容易取得最接近实际的评估结果。
[0039](2)本专利技术通过对目标区域中水汽通量散度指数和卫星遥感植被变动指数的显著性分析，避免了水汽通量散度评估中和植被实际生长状况不相关因素，进而避免了从大气缺水角度对干旱的片面描述，同时考虑到了不同植物对干旱耐受程度不同及植物旱灾与环境干旱本质上差异，极大提高了植物旱灾的评估准确度。
[0040](3)本专利技术与现有技术中利用卫星遥感监测植被生长状况进而评估旱灾的方法相比，避免了虫害、气温、人为因素等对植被旱灾评估的干扰，具有更高的特异性和准本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于水汽通量散度的植被旱灾指数评估方法，其特征在于，包含以下步骤：获取目标区域的水汽通量散度的历史数据，根据历史数据处理得到源历史数据；所述历史数据包括通过气象数据查询获取的目标区域水汽通量散度数据；所述源历史数据包括所需时间单位的水汽通量散度数据；根据源历史数据计算得到指定时间的水汽通量散度的发生概率；根据指定时间的水汽通量散度的发生概率计算指定时间的水汽通量散度指数；获取目标区域的卫星遥感植被指数，根据卫星遥感植被指数得到卫星遥感植被变动指数，根据得到的指定时间的水汽通量散度指数和卫星遥感植被变动指数进行线性回归分析得到目标区域中指定时间的水汽通量散度指数和卫星遥感植被变动指数的显著性区域；依据指定时间的水汽通量散度指数对显著性区域进行植被旱灾等级划分。2.根据权利要求1所述植被旱灾指数评估方法，其特征在于，所述指定时间的水汽通量散度的发生概率p的计算方法为：i
y,m
∈[1，n
m
]；其中，VIMD
y,m
是指定的第y年第m月的水汽通量散度；m是1
‑
12月的编号；p(VIMDy,m)是指定的第y年第m月的水汽通量散度的概率；n
m
＝多年同期不同年份的第m月的水汽通量散度的样本数量+1；i
y,m
的定义为：将指定的第y年第m月的水汽通量散度和多年同期不同年份的第m月的水汽通量散度的数据集按照数值大小从小到大排列，并依次赋予1、2
……
直至n
m
的序号，i
y,m
为第y年第m月水汽通量散度在排列中的序号。3.根据权利要求1所述植被旱灾指数评估方法，其特征在于，所述指定时间的水汽通量散度指数的计算方法为：将水汽通量散度VIMD的发生概率p分为≤0.5和>0.5两种情况对水汽通量散度进行正态分布标准化即得到水汽通量散度正态分布标准化指数t，t满足：水汽通量散度指数SVIMDI满足：4.根据权利要求1所述植被旱灾指数评估方法，其特征在于，获取目标区域的卫星遥感植被变动指数VA的方法为：y为年份，m为1
‑
12月的编号，VA
y,m
为指定的第y年的第m月遥感植被变动指数；VI
y,m
为指
定的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李睿，施建成，雷永荟，姬大彬，赵天杰，姚盼盼，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：