【摘要】：利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行大面積旱情監(jiān)測是現(xiàn)有干旱監(jiān)測的重要方法之一,然而傳統(tǒng)的遙感干旱監(jiān)測方法主要側(cè)重于對土壤濕度或植被狀況等單一干旱響應(yīng)因子進(jìn)行監(jiān)測,綜合多因子的干旱監(jiān)測研究較為有限。隨機(jī)森林是一種機(jī)器學(xué)習(xí)方法,具有學(xué)習(xí)過程快速、運算速度快、穩(wěn)定性好、預(yù)測精度高的優(yōu)點,近年來被應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境等多個領(lǐng)域。本文利用2001-2010年各月的MODIS數(shù)據(jù)、TRMM 3B43數(shù)據(jù)集、SRTM-DEM與土壤資料提取的遙感干旱因子及土壤因子為自變量,以綜合氣象干旱指數(shù)(CI)為目標(biāo)變量,利用隨機(jī)森林模型構(gòu)建遙感干旱監(jiān)測模型,并以河南省為研究區(qū)進(jìn)行了評價和分析。利用所構(gòu)建的模型,重建了河南省2001-2010年1km的干旱監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)集,主要結(jié)論如下：1.本文基于隨機(jī)森林算法,利用植被狀態(tài)指數(shù)(VCI)來反映植被生長對干旱的響應(yīng),溫度狀態(tài)指數(shù)(TCI)來反映地表溫度對干旱的響應(yīng),TRMM-Z指數(shù)反映干旱過程中區(qū)域降水異常情況,土地覆蓋類型(LC)、高程(DEM)、坡度(SLOPE)、坡向(ASPECT)、土壤有效含水量(AWC)來反映不同土地覆蓋類型、地形地貌及土壤性質(zhì)對干旱的不同響應(yīng)。采用以上遙感指數(shù)及土壤因子作為自變量,以綜合氣象干旱指數(shù)(CI)為目標(biāo)變量,構(gòu)建了基于隨機(jī)森林遙感干旱監(jiān)測模型。模型考慮了多種致災(zāi)因子,同時結(jié)合遙感數(shù)據(jù)提取致災(zāi)因子,為區(qū)域綜合干旱監(jiān)測方法提供了新的方法。2.為驗證模型的精度與干旱監(jiān)測能力,對模型結(jié)果與綜合氣象干旱指數(shù)(CI)、標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)(SPEI)、10cm深土壤相對濕度進(jìn)行相關(guān)性及干旱等級的一致性分析。模型的訓(xùn)練集結(jié)果與綜合氣象干旱指數(shù)(CI)的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到了0.96以上,而測試集達(dá)到了0.74以上。對模型結(jié)果參照綜合氣象干旱指數(shù)(CI)的干旱等級劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行旱情等級劃分,測試集與綜合氣象干旱指數(shù)(CI)的總體一致率達(dá)到了69%以上。各月的模型監(jiān)測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)(SPEI)皆具有極顯著相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)在0.6-0.9之間。并且在各季節(jié)的等級總體一致率都在60%以上。分析了各農(nóng)業(yè)氣象站點的月10cm深土壤相對濕度與模型的監(jiān)測值存在著極顯著的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)在0.6以上。3.以溫度植被干旱指數(shù)(TVDI)作為遙感干旱指數(shù)的代表,將其與模型監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行對比,考察模型干旱監(jiān)測能力。模型在各季節(jié)及各地形區(qū)適用性較TVDI好；二者在一定程度上能反映農(nóng)作物單產(chǎn)變化,模型與單產(chǎn)變化的相關(guān)系數(shù)較TVDI稍高；模型對于農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測效果較好,在各季節(jié)與地形起伏區(qū)適應(yīng)性更強(qiáng)。模型結(jié)果在各站點與SPEI的相關(guān)系數(shù)高于TVDI,模型對于氣象干旱的反應(yīng)能力強(qiáng)于TVDI。4.基于模型對于2010年5-7月及10-12月的河南省干旱事件進(jìn)行了模擬,模擬結(jié)果與實際旱情較為相符,模型對于區(qū)域的旱情具有監(jiān)測能力。另外,本文基于構(gòu)建的模型重建了2001-2010年河南省的干旱監(jiān)測結(jié)果,以此對河南省全年及分季進(jìn)行干旱頻率及強(qiáng)度分析。河南全省的平均干旱頻率為31%,全省大部分區(qū)域干旱頻率分布在25-40%之間,在北部、中部及西部為三個明顯的干旱頻發(fā)中心。全省的平均干旱強(qiáng)度值為0.985,為輕旱。北部在冬春兩季干旱頻發(fā),但重旱以上旱情較少出現(xiàn)。中部區(qū)域各季節(jié)干旱較為頻繁,全年旱情基本為輕旱-中旱,且空間差異較�。晃鞑�,除南陽地區(qū),基本處于輕旱,而南陽旱情較為頻發(fā),強(qiáng)度基本在中旱以下而南部干旱少有出現(xiàn),但易出現(xiàn)重旱以上旱情。
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P426.616;P407
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本文編號：2615458