我國(guó)衛(wèi)星遙感賦能旱情監(jiān)測(cè)領(lǐng)域得進(jìn)展與展望
【上海純水設(shè)備行業(yè)新聞】
干旱災(zāi)害是國(guó)主要的自然災(zāi)害之一。保守的旱情監(jiān)測(cè)方法主要依靠地面土壤墑情站，這種方法利息高、時(shí)效差，難以獲得大面積的旱情信息。衛(wèi)星遙感作為一種對(duì)地觀測(cè)手段，具有宏觀、經(jīng)濟(jì)、快速等特點(diǎn)，旱情監(jiān)測(cè)中具有明顯優(yōu)勢(shì)。
習(xí)近平總書記指出，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力是推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求和重要著力點(diǎn)。水利高質(zhì)量發(fā)展新階段，迫切需要發(fā)展水利新質(zhì)生產(chǎn)力。衛(wèi)星遙感具有高科技、高效能、高質(zhì)量的明顯特征，發(fā)展水利新質(zhì)生產(chǎn)力的重要引擎和有力抓手。水利部提出要建立“天空地”一體化水利感知網(wǎng)，其中“天”即衛(wèi)星遙感。近年來(lái)，國(guó)衛(wèi)星遙感快速發(fā)展，由陸地、氣象、海洋衛(wèi)星組成的對(duì)地觀測(cè)體系全面形成，具備高空間分辨率、高時(shí)間分辨率、高光譜分辨率、全天候?qū)Φ赜^測(cè)能力。隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)發(fā)展，旱情遙感監(jiān)測(cè)也日趨完善，但由于干旱成災(zāi)機(jī)理的復(fù)雜性以及衛(wèi)星遙感自身的局限性，目前旱情遙感監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)應(yīng)用仍然面臨一些挑戰(zhàn)，多源遙感星地協(xié)同旱情監(jiān)測(cè)、精細(xì)化旱情綜合評(píng)估以及遙感、水文氣象耦合旱情預(yù)警是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
02新時(shí)期旱情監(jiān)測(cè)需求
國(guó)地處東亞季風(fēng)區(qū)，氣候條件復(fù)雜，世界上遭受干旱災(zāi)害最嚴(yán)重國(guó)家之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1950年至2022年，國(guó)年均受旱面積1950.66萬(wàn)hm2年均糧食損失1580.22萬(wàn)t近年來(lái)，受氣候變暖影響，干旱災(zāi)害愈發(fā)嚴(yán)重。如2022年710月，長(zhǎng)江流域遭遇嚴(yán)重干旱，流域累計(jì)降雨量相比終年同期偏低39%旱情高峰時(shí)，影響范圍涉及十余個(gè)省份，作物受旱面積高達(dá)442.133萬(wàn)hm2嚴(yán)重干旱導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)、農(nóng)村飲水困難、生態(tài)退化，嚴(yán)重威脅糧食平安、飲水平安和生態(tài)安全，已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。
作為抗旱減災(zāi)領(lǐng)域中的一項(xiàng)關(guān)鍵非工程性措施，旱情監(jiān)測(cè)具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。開(kāi)展精準(zhǔn)的旱情監(jiān)測(cè)，不只可以提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的旱情動(dòng)態(tài)信息，而且有助于科學(xué)指導(dǎo)抗旱救災(zāi)工作，優(yōu)化資源配置，提高抗旱管理的效率。多年來(lái)，水利和氣象等部門已經(jīng)建立起覆蓋雨情、水情、土壤濕度以及地下水等多個(gè)維度的基礎(chǔ)水文監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，抗旱減災(zāi)工作中發(fā)揮了舉足輕重的作用。然而，當(dāng)前直接服務(wù)于抗旱監(jiān)測(cè)的旱情站點(diǎn)數(shù)量相對(duì)稀缺，并且布局不夠合理，難以形成一個(gè)既與抗旱管理體制相匹配、又能全面覆蓋全國(guó)的旱情信息采集網(wǎng)絡(luò)，一定水平上影響了抗旱減災(zāi)工作的效率和準(zhǔn)確性。以墑情站為例，據(jù)《2022年水利發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》全國(guó)墑情站有5102處，平均到每個(gè)縣不到2處，遠(yuǎn)不能滿足抗旱工作的實(shí)際需要。精準(zhǔn)實(shí)施旱情監(jiān)測(cè)，減輕旱災(zāi)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)發(fā)展以及民眾生活的沖擊，對(duì)保證經(jīng)濟(jì)社會(huì)的穩(wěn)定與可繼續(xù)發(fā)展具有不可忽視的重要作用。
新時(shí)期水利高質(zhì)量發(fā)展對(duì)干旱災(zāi)害防御工作提出四個(gè)精準(zhǔn)要求，即“精準(zhǔn)范圍、精準(zhǔn)對(duì)象、精準(zhǔn)時(shí)段、精準(zhǔn)措施”具體到旱情監(jiān)測(cè)需求就是大范圍、高精度、高頻次、近實(shí)時(shí)。大范圍”指監(jiān)測(cè)范圍要達(dá)到一省乃至十余省，高精度”指監(jiān)測(cè)的精度要高，高頻次”指旱情發(fā)生時(shí)監(jiān)測(cè)頻次要達(dá)到一天一次，近實(shí)時(shí)”指旱情監(jiān)測(cè)要快速無(wú)延遲。面向新時(shí)期干旱災(zāi)害精準(zhǔn)防控要求，激進(jìn)地面監(jiān)測(cè)站網(wǎng)已難以滿足需求，衛(wèi)星遙感與地面水文站網(wǎng)相結(jié)合，構(gòu)建“天空地”一體化干旱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是發(fā)展趨勢(shì)。
03衛(wèi)星遙感及其特點(diǎn)
遙感即遙遠(yuǎn)的感知，通過(guò)從遠(yuǎn)距離感知目標(biāo)反射或自身輻射的電磁波、可見(jiàn)光、紅外線，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別的技術(shù)。其中，衛(wèi)星遙感特指以人造地球衛(wèi)星為遙感平臺(tái)，對(duì)地球和低層大氣進(jìn)行觀測(cè)的一門新型技術(shù)，具有觀測(cè)范圍廣、獲取信息量大、動(dòng)態(tài)更新快等特點(diǎn)。
美國(guó)是目前世界上衛(wèi)星遙感最為先進(jìn)的國(guó)家。1961年美國(guó)發(fā)射了第一顆氣象衛(wèi)星，1972年和1978年又分別將首顆陸地衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星送入太空。美國(guó)還擁有連續(xù)40多年對(duì)地觀測(cè)歷史的Landsat系列衛(wèi)星，以及世界上首顆提供高分辨率影像的Ikono商業(yè)遙感衛(wèi)星、率先實(shí)現(xiàn)亞米級(jí)分辨率的QuickBird商業(yè)衛(wèi)星和目前商業(yè)遙感衛(wèi)星技術(shù)最高水平的WorldView系列。其他國(guó)家的遙感衛(wèi)星發(fā)展也十分迅速，例如法國(guó)的SPOT系列和Pleiad系列衛(wèi)星、意大利的Cosmo-Skym星座、德國(guó)的TerraSA R衛(wèi)星以及加拿大的Radarsat系列衛(wèi)星、日本的ALOS系列衛(wèi)星、俄羅斯的Resur衛(wèi)星等。
國(guó)在衛(wèi)星遙感領(lǐng)域的探索始于20世紀(jì)90年代。1988年，國(guó)成功發(fā)射了首顆氣象衛(wèi)星風(fēng)云一號(hào)，這一里程碑式的事件標(biāo)志著我國(guó)衛(wèi)星遙感技術(shù)的起點(diǎn)。隨后，1999年我國(guó)發(fā)射了第一顆數(shù)字傳輸型資源衛(wèi)星中巴地球資源衛(wèi)星01星。進(jìn)入21世紀(jì)后，國(guó)衛(wèi)星遙感發(fā)展進(jìn)入快車道，氣象、資源、海洋、環(huán)境減災(zāi)、測(cè)繪等多個(gè)系列遙感衛(wèi)星星座逐漸形成。尤其是2010年后，國(guó)啟動(dòng)了高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)重大專項(xiàng)，經(jīng)過(guò)多年的努力，已初步形成了高空間、高時(shí)間、高光譜分辨率的對(duì)地觀測(cè)體系。這一體系能夠在23天內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)全國(guó)任意地區(qū)的有效覆蓋，極大提升了國(guó)的對(duì)地觀測(cè)能力。同時(shí)，國(guó)的商業(yè)遙感衛(wèi)星也在蓬勃發(fā)展。長(zhǎng)光衛(wèi)星技術(shù)股份有限公司自主建設(shè)的吉林一號(hào)衛(wèi)星星座是全球最大的亞米級(jí)商業(yè)遙感衛(wèi)星星座，其一期工程由138顆光學(xué)衛(wèi)星組網(wǎng)，目前已完成發(fā)射108顆；二十一世紀(jì)空間技術(shù)應(yīng)用股份有限公司勝利發(fā)射了北京”系列衛(wèi)星；中國(guó)四維測(cè)繪技術(shù)有限公司勝利發(fā)射了四維高景”系列衛(wèi)星；長(zhǎng)沙天儀空間科技研究院有限公司和航天宏圖信息技術(shù)股份有限公司等制定了雷達(dá)遙感衛(wèi)星星座研制計(jì)劃。應(yīng)該說(shuō)，國(guó)的遙感衛(wèi)星盡管起步晚，但迎頭趕上，目前已處于世界先進(jìn)水平。
作為一種新型對(duì)地觀測(cè)技術(shù)，衛(wèi)星遙感廣泛應(yīng)用于災(zāi)害監(jiān)測(cè)、資源調(diào)查、環(huán)境評(píng)估、軍事國(guó)防等領(lǐng)域。相對(duì)于激進(jìn)地面站點(diǎn)觀測(cè)，衛(wèi)星遙感應(yīng)用于旱情監(jiān)測(cè)具有監(jiān)測(cè)范圍廣、空間分辨率高、信息獲取實(shí)時(shí)性強(qiáng)和利息低廉等優(yōu)勢(shì)，可為干旱災(zāi)害防御提供及時(shí)高效的信息服務(wù)。
04旱情遙感監(jiān)測(cè)進(jìn)展
衛(wèi)星遙感技術(shù)既可以監(jiān)測(cè)農(nóng)作物分布及長(zhǎng)勢(shì)、江河湖庫(kù)及其變化，又可以反演降水、土壤水、蒸散發(fā)等水循環(huán)要素，干旱監(jiān)測(cè)中作用廣泛。基于衛(wèi)星的旱情遙感監(jiān)測(cè)方法主要有遙感指數(shù)法、土壤含水量法、蒸散發(fā)法、水面面積距平法等。同時(shí)，面向旱情監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)需要，相關(guān)單位也開(kāi)展了旱情遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)，并初步實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)化應(yīng)用。
基于遙感指數(shù)的干旱監(jiān)測(cè)
遙感數(shù)據(jù)可以記錄不同波長(zhǎng)下地物對(duì)電磁波的響應(yīng)信息，因此常采用不同波段組合的方式構(gòu)建差異化的遙感指數(shù)開(kāi)展農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測(cè)。一般認(rèn)為，干旱限制植物的光合作用，導(dǎo)致植被生長(zhǎng)受限，植被指數(shù)下降；同時(shí)，植被會(huì)通過(guò)關(guān)閉氣孔減少蒸騰作用來(lái)應(yīng)對(duì)干旱脅迫，這一生理反應(yīng)通常會(huì)導(dǎo)致冠層溫度的升高?；诖耍捎眯l(wèi)星遙感技術(shù)反演植被指數(shù)和冠層溫度，并與多年歷史同期數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，能夠較為準(zhǔn)確地評(píng)估干旱的嚴(yán)重水平和時(shí)空分布特征。旱情遙感監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，植被狀態(tài)指數(shù)、距平植被指數(shù)、溫度狀態(tài)指數(shù)以及植被健康指數(shù)等一系列指標(biāo)被廣泛應(yīng)用于干旱評(píng)估，這些指標(biāo)提供了多樣化的干旱信息，有助于全面理解和分析干旱對(duì)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。此外，一些研究者基于歸一化植被指數(shù)和地表溫度散點(diǎn)圖所呈現(xiàn)的特定區(qū)域分布特征，提出了結(jié)合植被和溫度兩個(gè)關(guān)鍵因素的綜合植被-溫度干旱指數(shù)，為區(qū)域性農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測(cè)提供了新途徑。
基于土壤含水量反演的旱情遙感監(jiān)測(cè)
土壤含水量是農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測(cè)關(guān)鍵指標(biāo)，土壤水分的不同含量會(huì)導(dǎo)致土壤外表光譜特性的變化，該類變化信息可以被遙感傳感器捕捉。通過(guò)分析土壤的光譜信息，可以建立土壤含水量與遙感參數(shù)之間的關(guān)系模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤含水量的監(jiān)測(cè)。
罕見(jiàn)的土壤含水量遙感反演方法有熱慣量法和植被指數(shù)-溫度特征空間法，基于光學(xué)遙感數(shù)據(jù)計(jì)算表觀熱慣量（ATI植被溫度特征指數(shù)（TVDI并基于地面實(shí)測(cè)墑情數(shù)據(jù)，構(gòu)建ATITVDI與土壤含水量的關(guān)系，推算整個(gè)區(qū)域土壤含水量。近年來(lái)，隨著雷達(dá)衛(wèi)星遙感的發(fā)展，采用雷達(dá)遙感反演土壤含水量進(jìn)而監(jiān)測(cè)旱情，引起越來(lái)越多的關(guān)注。相對(duì)于光學(xué)遙感反演土壤含水量，雷達(dá)遙感不受光照條件、云雨的限制，能夠全天時(shí)、全天候工作，且具有一定的穿透能力。雷達(dá)遙感反演土壤含水量原理是雷達(dá)后向散射系數(shù)受土壤的介電常數(shù)影響，而土壤的介電常數(shù)又與土壤含水量密切相關(guān)，罕見(jiàn)的雷達(dá)遙感反演土壤含水量模型包括經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、半?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃臀锢砟Ｐ偷取?
總體上看，基于多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的土壤含水量反演仍面臨幾大挑戰(zhàn)，例如從基于地表溫度等數(shù)據(jù)的土壤含水量代理變量中解耦體積土壤水含量的需求、密集植被條件下反演精度的降低以及未定義的土壤深度代表性。
基于蒸散發(fā)反演的旱情遙感監(jiān)測(cè)
蒸散發(fā)是指地表水分從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)并逸入大氣的過(guò)程，水循環(huán)的重要環(huán)節(jié)。蒸散發(fā)能夠直接反映地表的干濕狀況，通過(guò)監(jiān)測(cè)蒸散發(fā)量，可以了解地表水分的蒸發(fā)和散失情況，進(jìn)而判斷地表是否處于干旱狀態(tài)。遙感監(jiān)測(cè)蒸散發(fā)主要基于地表溫度、植被指數(shù)等參量與蒸散發(fā)量之間的定量關(guān)系，結(jié)合地面觀測(cè)數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，建立區(qū)域蒸散發(fā)估算模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸散發(fā)的監(jiān)測(cè)和估算。地表溫度可以提供地表水狀態(tài)的基本信息，植被根區(qū)的水分缺乏會(huì)導(dǎo)致植被受到壓力并增加冠層溫度，而土壤表層的水分消耗則會(huì)導(dǎo)致土壤迅速升溫，因此常被用于蒸散發(fā)反演。
過(guò)去40年里，地表溫度已在多種方式中被用于估算不同時(shí)間尺度發(fā)生的局部、區(qū)域或全球蒸散發(fā)量，涉及的方法包括以下三種：一是使用地表溫度絕對(duì)值替代空氣動(dòng)力學(xué)溫度，通過(guò)能量平衡模型估算蒸散發(fā)；二是利用地表溫度的空間信息來(lái)估算簡(jiǎn)化能量平衡模型中的土壤濕度或蒸發(fā)比，以減少溫度估算的偏差；三是通過(guò)多角度丈量從混合像元的地表溫度中分離出土壤和植被的溫度，并在雙源能量平衡模型下區(qū)分土壤蒸發(fā)和植被蒸騰。然而，遙感反演數(shù)據(jù)多為瞬時(shí)值，并且遙感影像會(huì)受到云量等氣象條件的影響，導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失或質(zhì)量下降，因此在開(kāi)展地表蒸散發(fā)監(jiān)測(cè)的過(guò)程中需考慮遙感數(shù)據(jù)自身質(zhì)量等影響。
基于作物需水量的旱情監(jiān)測(cè)
作物在面臨水分脅迫時(shí)，其冠層溫度會(huì)隨之發(fā)生顯著變化。因此，結(jié)合可見(jiàn)光與熱紅外數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)作物冠層含水量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)評(píng)估農(nóng)業(yè)干旱水平尤為重要。其中，一種簡(jiǎn)便而直接的方法是通過(guò)建立光譜指數(shù)與植被冠層含水量之間的回歸模型，來(lái)反演植被的含水量。另外，隨著機(jī)器學(xué)習(xí)算法在遙感領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，多種非線性模型已被用于深入挖掘遙感影像中的多維光譜特征，以準(zhǔn)確揭示其與植被含水量之間的復(fù)雜關(guān)系，提高了植被含水量反演的準(zhǔn)確性，也為農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測(cè)和評(píng)估提供了更為可靠的技術(shù)支持。
然而，作物在水分虧缺發(fā)生后較短時(shí)間內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)缺水生理反應(yīng)，這些反應(yīng)能夠直接反映作物對(duì)干旱脅迫的敏感性和適應(yīng)能力，因此需要開(kāi)展精細(xì)時(shí)間尺度的作物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)模型研究。例如，基于作物需水量和土壤供水日步長(zhǎng)的干旱指數(shù)，能夠更為詳細(xì)地描述干旱脅迫對(duì)作物生長(zhǎng)的具體影響，為農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測(cè)提供更為精準(zhǔn)的信息；為更全面地理解干旱脅迫對(duì)作物生長(zhǎng)的影響，基于過(guò)程的作物生長(zhǎng)模型被廣泛應(yīng)用。上述模型將作物特性、土壤特性和環(huán)境條件相結(jié)合，通過(guò)模擬作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成過(guò)程捕獲作物生理學(xué)和水耗竭之間的響應(yīng)。近年來(lái)，如AquaCrop模型和SA FY-WB模型等能夠模擬作物干旱脅迫狀態(tài)的作物生長(zhǎng)模型受到廣泛關(guān)注。
遙感數(shù)據(jù)提供了廣泛的地面覆蓋和快速的數(shù)據(jù)更新能力，而作物生長(zhǎng)模型則能夠深入解析作物對(duì)干旱脅迫的生理響應(yīng)和產(chǎn)量影響。因此，相比單獨(dú)使用遙感干旱指數(shù)，將作物生長(zhǎng)模型與遙感數(shù)據(jù)相結(jié)合進(jìn)行農(nóng)業(yè)干旱脅迫監(jiān)測(cè)，有助于提高農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和實(shí)用性，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更為有效的決策支持。
基于水面面積變化的旱情遙感監(jiān)測(cè)
干旱發(fā)生時(shí)，高溫蒸發(fā)會(huì)導(dǎo)致坑塘湖庫(kù)水面面積縮小，因此地表水體面積變化是旱情變化的重要指示因子。衛(wèi)星遙感技術(shù)可以通過(guò)連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)江河湖庫(kù)等地表水體，獲取地表水體變化情況，通過(guò)分析區(qū)域水體面積變化率/典型水體變化率與區(qū)域旱情等級(jí)的相關(guān)性，實(shí)現(xiàn)旱情的衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)。
目前，基于水體面積變化的旱情監(jiān)測(cè)研究難點(diǎn)在于如何建立水體面積與旱情等級(jí)之間的定量關(guān)系。根據(jù)研究對(duì)象的不同，可以將基于水體面積變化的旱情監(jiān)測(cè)研究劃分為兩類：基于區(qū)域水面面積變化的旱情評(píng)價(jià)和基于典型水體水面面積變化的旱情評(píng)價(jià)。其中，基于區(qū)域水面面積變化的旱情評(píng)價(jià)難點(diǎn)在于對(duì)旱情等級(jí)的量化，因此需要依據(jù)不同干旱類型整合、提煉不同的干旱指標(biāo)?；诘湫退w水面面積變化的旱情評(píng)價(jià)難點(diǎn)在于需要選取代表區(qū)域旱情的典型水體并依據(jù)不同干旱類型提煉不同旱情指標(biāo)。
旱情遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)
國(guó)內(nèi)相關(guān)科研單位自20世紀(jì)末陸續(xù)開(kāi)展了旱情遙感監(jiān)測(cè)軟件研發(fā)與旱情遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品業(yè)務(wù)化生產(chǎn)。例如，水利部遙感技術(shù)應(yīng)用中心依托國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)二期工程，研發(fā)了全國(guó)旱情遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、區(qū)域旱情遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于水體變化的旱情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全國(guó)旱情監(jiān)測(cè)產(chǎn)品逐周生產(chǎn)、區(qū)域旱情13天應(yīng)急快速監(jiān)測(cè)及逐月區(qū)域水體監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的生產(chǎn)；國(guó)家衛(wèi)星氣象中心建立了基于熱慣量法和相對(duì)蒸散法的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)分析與遙感應(yīng)用系統(tǒng)，可以依據(jù)重大干旱事件模式根據(jù)旱情變化情況提供監(jiān)測(cè)效果；農(nóng)業(yè)農(nóng)村部遙感中心研發(fā)了農(nóng)業(yè)旱情遙感監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，可以基于不同地區(qū)的地域條件差別，采用熱慣量法、植被供水指數(shù)法、作物缺水指數(shù)法等開(kāi)展旱情監(jiān)測(cè)。
05未來(lái)展望
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，國(guó)旱情遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)取得了顯著進(jìn)步，特別是面向?qū)嶋H業(yè)務(wù)需求的旱情遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)上，已初步實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)化運(yùn)作，并在抗旱減災(zāi)工作中展現(xiàn)出了不可或缺的重要性。然而，鑒于干旱災(zāi)害的形成機(jī)理錯(cuò)綜復(fù)雜，當(dāng)前的旱情遙感監(jiān)測(cè)在模型精度、評(píng)估精細(xì)化水平以及產(chǎn)品穩(wěn)定性等方面仍待進(jìn)一步提升完善。未來(lái)旱情遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
天空地”一體化多源遙感協(xié)同旱情監(jiān)測(cè)
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，綜合性高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，歐美等國(guó)家已構(gòu)建了天空地”一體化的高分辨率對(duì)地觀測(cè)體系，對(duì)地觀測(cè)的限制條件越來(lái)越少，數(shù)據(jù)獲取更加快捷方便，信息更新能力大大提升，應(yīng)用深度和廣度均得到極大拓展。以衛(wèi)星遙感為全球影像基準(zhǔn)的主要資源，綜合小衛(wèi)星星座、超高分無(wú)人機(jī)系統(tǒng)、各類地面?zhèn)鞲芯W(wǎng)絡(luò)等“天空地”一體化的全球觀測(cè)運(yùn)行平臺(tái)已然構(gòu)筑形成，立體觀測(cè)、實(shí)時(shí)感知、時(shí)空協(xié)同的新型遙感正實(shí)現(xiàn)對(duì)地球表層的全方位、精細(xì)化、繼續(xù)性觀測(cè)，構(gòu)建“天空地”一體化的綜合立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)，將極大地增強(qiáng)旱情遙感監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)服務(wù)能力。
基于地塊的旱情精細(xì)化評(píng)估
遙感大數(shù)據(jù)時(shí)代，為更好服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)環(huán)境高水平保護(hù)，深度挖掘遙感數(shù)據(jù)價(jià)值是社會(huì)前進(jìn)的迫切需求。目前開(kāi)展的旱情監(jiān)測(cè)往往采用公里級(jí)甚至更粗的空間單元，難以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化旱情監(jiān)測(cè)。因此，如何使用多分辨率、多類型遙感大數(shù)據(jù)提取精細(xì)化的土地覆蓋信息，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化旱情遙感監(jiān)測(cè)及災(zāi)情評(píng)估等應(yīng)用無(wú)法回避的難點(diǎn)。
耦合遙感、水文、氣象的旱情預(yù)警
衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)存在時(shí)空不連續(xù)問(wèn)題，難以全面系統(tǒng)監(jiān)測(cè)干旱的動(dòng)態(tài)過(guò)程，并對(duì)未來(lái)旱情作出科學(xué)研判。因此，構(gòu)建流域陸面水文模型，并利用氣象預(yù)報(bào)信息作為驅(qū)動(dòng)、衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果作為模型驗(yàn)證，模擬干旱動(dòng)態(tài)過(guò)程以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，遙感、水文、氣象的耦合，可以更好地支撐旱情精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與科學(xué)預(yù)警。
旱情監(jiān)測(cè)綜合模型及業(yè)務(wù)系統(tǒng)研發(fā)
基于衛(wèi)星遙感反演的氣象、水文、農(nóng)業(yè)等相關(guān)指標(biāo)，結(jié)合灌溉、作物種植結(jié)構(gòu)等信息，分析不同地理?xiàng)l件、地表覆蓋類型、植被生長(zhǎng)季等因素對(duì)干旱的響應(yīng)情況，建立一套差異化的旱情監(jiān)測(cè)綜合模型，并研發(fā)相應(yīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)旱情監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)化和工程化。
