基于TVDI的东北地区春玉米干旱监测——以2018年为例

摘要

为探究不同植被指数计算的温度植被干旱指数(TVDI)用于东北春玉米干旱监测时受发育进程及农田环境影响的监测精度,选取干旱监测敏感性强、精度高的TVDI对东北春玉米生长季进行监测,揭示2018年东北春玉米生育期内干旱时空格局及其变化规律.基于重建的归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)分别与经数字高程模型(DEM)矫正后的地表温度(LST)构建的2种植被指数LST-VI特征空间,计算2种温度植被干旱指数(TVDI-N、TVDI-E);利用特征空间拟合方程决定系数差异,确定TVDI-N、TVDI-E对干旱敏感的最佳监测时期及敏感性转换期;利用地面调查数据分析TVDI-N、TVDI-E受春玉米发育阶段、土壤质地、海拔高度、坡度等农田环境影响下的干旱监测精度.结果表明,春玉米生长前期,TVDI-N干边拟合方程决定系数持续高于TVDI-E,最大差值为0.44,最小差值为0.10,平均差值为0.23,TVDI-N和TVDI-E监测干旱等级与实测干旱等级的判对率均达到100.0%,TVDI-N监测干旱等级与实测干旱等级一致性高于TVDI-E 33.3个百分点,该阶段TVDI-N干旱监测敏感性强、精度高;春玉米生长中期,虽无明显出现一种特征空间干边拟合方程决定系数持续高于或持续低于另一种特征空间干边拟合方程决定系数情况,TVDI-N监测干旱等级与实测干旱等级的判对率低于TVDI-E 12.5个百分点,一致性检验结果则与TVDI-E相同,该阶段虽为两者敏感性转换时期,但TVDI-E监测精度更高;春玉米生长后期,TVDI-N干边拟合方程决定系数持续低于TVDI-E,最大差值为0.29,最小差值为0.13,平均差值为0.18,TVDI-E监测干旱等级与实测干旱等级判对率和一致性分别高于TVDI-N 8.7个百分点和39.2个百分点,该阶段TVDI-E干旱监测敏感性强、精度高.利用春玉米各发育阶段监测精度高的TVDI对2018年春玉米生长季干旱进行监测,得到研究区2018年2次严重干旱事件的发生、发展和减弱过程以及春玉米各发育阶段受干旱的影响情况.且春玉米生长前期干旱监测判对率达到100.0%,一致性达到83.3%;春玉米生长中后期干旱监测判对率达到82.6%,一致性达到78.3%.通过对TVDI-N、TVDI-E用于春玉米不同发育阶段干旱监测的敏感性和监测精度分析,得出TVDI-N适用于春玉米生长前期干旱监测,TVDI-E适用于春玉米生长中后期干旱监测,利用该结论对2018年东北春玉米生长季进行干旱监测,可以揭示干旱时空格局及春玉米受旱情况,提高监测精度.