下面文章主要研究了一種基于角度的干旱監(jiān)測光譜指數(shù)ABDI，并利用MODIS數(shù)據(jù)構(gòu)建了四川南充地區(qū)2003-2006年歸一化植被指數(shù)(NDVI)、歸一化水分指數(shù)(NDWI)和角度光譜指數(shù)(ABDI)這三類光譜指數(shù)時間序列，同時結(jié)合南充地面氣象數(shù)據(jù)補充分析，比較這三類光譜指數(shù)對南充2006年旱情響應情況及在區(qū)域監(jiān)測中時效性，希望這種光譜指數(shù)可以在干旱監(jiān)測中起到重要作用。

　　關鍵詞:ABDI,MODIS,NDVI,NDWI,干旱監(jiān)測

　　1研究數(shù)據(jù)及方法

　　1.1研究數(shù)據(jù)

　　2006年夏季(6～8月)重慶、四川持續(xù)高溫少雨，兩省(市)夏季平均降水量345.9mm，只有常年同期67%，為1951年來歷史同期最小值。同時，重慶、四川盛夏(7～8月)平均氣溫之高也創(chuàng)1951年同期之最。重慶、四川部分地區(qū)高溫日數(shù)持續(xù)之長、強度之大，均創(chuàng)下當?shù)赜袣庀笥涗泚須v史同期極值。持續(xù)高溫少雨導致土壤失墑快，伏旱迅速發(fā)展加重，本文重點分析南充站周邊地區(qū)干旱情況，海拔309m，地處四川盆地東部，正位于干旱最嚴重地區(qū)。

　　遙感資料選用美國NASA的8天合成MODIS反射率產(chǎn)品(MOD09A1，500m)，氣象數(shù)據(jù)資料來源自于中國氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)，《國際交換站氣候資料日值數(shù)據(jù)集》下載數(shù)據(jù)為四川南充市氣象臺站臺站，從2003年1月1日至2006年12月31日日平均降水量、日平均相對濕度和日平均氣溫，結(jié)合地面氣象數(shù)據(jù)，分析和評價所建立的新指數(shù)角度光譜指數(shù)(ABDI)和目前已有的、較常用的歸一化植被指數(shù)(NDVI)，歸一化水分指數(shù)(NDWI)這三類指數(shù)干旱監(jiān)測中敏感性和時效性，分析演變規(guī)律和特性及其與干旱發(fā)生和發(fā)展關系。

　　1.2研究方法

　　本文主要研究一種角度光譜指數(shù)及其在干旱監(jiān)測中的應用。根據(jù)植被的光譜指數(shù)特性，將衛(wèi)星可見光和近紅外波段進行組合，可定義各種植被指數(shù)。

　　2數(shù)據(jù)處理與分析

　　2.1數(shù)據(jù)處理

　　在本文研究的三種光譜指數(shù)中只涉及到RED(紅光波段)，NIR(近紅外波段)和SWIR(短波紅外波段)應用，這三種波段分別對應MOD09A1產(chǎn)品第一通道，第二通道和第六通道。對上述三類指數(shù)進行非線性時間序列分析，分析它們演變規(guī)律和特征及其與干旱發(fā)生發(fā)展關系，本文分別選取以南充市區(qū)為中心，南充市區(qū)西北方郊縣，南充市區(qū)東南方郊縣三個36平方公里。將MOD09A1產(chǎn)品中值除以10000處理后照同樣方法得到ABDI在2003-2006年每一年每一個8天合成值，將數(shù)據(jù)處理后得到三種光譜指數(shù)值，用MATLAB軟件編程處理得出三種光譜指數(shù)時間序列圖。

　　2.2數(shù)據(jù)分析

　　提取2003年1月1日至2006年12月31日日平均降水量用MATLAB軟件編程處理得出，降水直接影響旱情，2006年夏季四川盆地云量持續(xù)偏少、降水嚴重不足，本已缺乏正常補給的地表水分又被異常高溫強烈蒸發(fā)消耗，加之盆地河流上游(四川省西部高原地區(qū))也因降水偏少而補給銳減，導致四川盆地(特別是東部)大范圍、長時間嚴重干旱。

　　伏旱從6月下旬開始，到8月中下旬最嚴重，九月初開始下雨，旱期長達近三個月。由2006年干旱看，當年7月降水量相比2003-2005年同期降水量明顯減少。當旱情發(fā)生時，歸一化水份指數(shù)(NDWI)和角度光譜指數(shù)(ABDI)表現(xiàn)較為敏感，兩者曲線隨干旱增加明顯下降，最后趨近于0。

　　而歸一化植被指數(shù)(NDVI)曲線下降趨勢滯后于歸一化水份指數(shù)(NDWI)和角度光譜指數(shù)(ABDI)曲線，能有效反應地表水分含量信息，地表受水分脅迫時，很快指示干旱情況，而歸一化植被指數(shù)(NDVI)對干旱指示并不靈敏。2006年歸一化植被指數(shù)(NDVI)趨勢較往年有大幅下降，時間上也有明顯滯后性，可間接反映旱情。在短期干旱監(jiān)測中，歸一化水分指數(shù)(NDWI)和角度光普指數(shù)(ABDI)能準確地反映旱情時空變化，能很好反映干旱影響范圍，監(jiān)測效果比歸一化植被數(shù)值(NDVI)好。以上結(jié)果表明，角度光譜指數(shù)(ABDI)是一個有效干旱監(jiān)測指標。

　　3MODIS植被指數(shù)數(shù)據(jù)庫

　　MODIS植被指數(shù)數(shù)據(jù)庫建立思路:本文研究南充地區(qū)2003-2006年MODIS植被指數(shù)，且研究南充市區(qū)，南充西北方，東南方三個地點。2003-2005年均為正常年份，2006年夏天特大伏旱。將2003-2005年MODIS植被指數(shù)求平均計算，平均值能代表南充地區(qū)平均水平，以此作為MODIS植被角度光譜指數(shù)(ABDI)數(shù)據(jù)庫。

　　4結(jié)論與討論

　　研究表明，角度光譜指數(shù)(ABDI)像歸一化水分指數(shù)(NDWI)一樣能有效地提取植被冠層水分含量，與NDVI相比，能更靈敏響應植被受水分脅迫信息，較準確地監(jiān)測區(qū)域旱情時空狀況。干旱是一種復雜自然現(xiàn)象，具有隨機性、地域性、隱蔽性和不易覺察等特點，給遙感干旱監(jiān)測帶來不確定性。SWIR(短波紅外)是水分強吸收帶，基于RED(紅光)/NIR(近紅外)-SWIR(短波紅外)角度光譜指數(shù)(ABDI)能較好反映地表水份含量。

　　因為土壤反射率隨水份增加反射率有增高趨勢，但兩者形成角度變化不大，但反射率曲線幅度明顯大于干燥土壤反射率。所以角度光譜指數(shù)(ABDI)是一個有效干旱監(jiān)測指標，反映土壤水分狀況。這次研究只是間接從氣象資料角度驗證ABDI在提取植被冠層水分上有效性及相比NDVI敏感優(yōu)勢。對于ABDI與作物冠層水分含量相關性研究，特別旱情逐步惡化時，相關變化還需進一步實測研究。

　　參考文獻：

　　[1]張文江，陸其峰，高志強.區(qū)域地表水熱通量遙感的空間不均勻性分析.自然科學進展，2007，17(10).

　　推薦期刊：《光譜學與光譜分析》系中國科學技術協(xié)會主管，中國光學學會主辦，由鋼鐵研究總院、中國科學院物理研究所、北京大學、清華大學聯(lián)合承辦的學術性刊物。適用于冶金、地質(zhì)、機械、環(huán)境保護、國防、天文、醫(yī)藥、農(nóng)林、化學化工、商檢等各領域的科學研究單位、高等院校、制造廠家、從事光譜學與光譜分析的研究人員、高校有關專業(yè)的師生、管理干部。