高光谱技术在农业干旱监测中的应用

干旱是一种长期、潜在的自然灾害，这种自然灾害具有长时间性、非正常的水分短缺特点。干旱对经济、生态环境，特别是对农业生产会造成严重的影响。   因此，监测作物水分状况   以及相关的生理参数对于提高作物产量和优化水资源利用非常重要。

常见干旱指数

干旱指数是衡量干旱程度的重要指标。常用的干早指包括NDVI指数、NDWI指数  、TVDI指数等。NDVI指数是通过计算地表绿色植被的反射率来反映植被生长的状态，可以   比较准确地反映干旱程度。NDWI指数则是通过计算水体和植被的反射率比值来反映水分情况，可用于监测地表士壤水分含量。TVDI   指数则通过测量地表温度和植被温度的差异来反映干旱程度。

其中，土壤湿度和植被生长状况是干旱最重要和最直接的指标，对植被和土壤光谱特征的解译是旱情程度判断的重要因子。

常见干旱指数

干旱能够改变陆地覆盖度、土壤湿度以及下垫面层粗糙程度，从而影响植被、土壤和大气之间的能量和水分交换。因此通过改变下垫面的生物物理因子（例如植被指数、反照率、LST等）就可能影响下垫面的辐射、热量和水分平衡。通常情况下，旱情发展程度越严重，NDVI就越小，反照率和下垫面温度就会越高，即使其他因子稳定少变，土壤湿度也会减少。垂直干旱指数PDI可以用来监测干旱发生情况。

中科西光航天-作物干旱监测

使用无人机采集可见光和多光谱数据，经过正射拼接、指数计算，可以直观的显示大范围地块作物的分布情况；图1为2024年3月19日，小麦起身前采集的无人机影像，图2为去除建筑和道路的GCI叶绿素含量分布图，其中GCI指数越低，植被覆盖度越低，GCI指数越高，植被覆盖度越高；图3为裸露的土壤的表层湿度分布图，其中垂直干旱指数越低，土壤湿度越大，垂直干旱指数越高，土壤湿度越低。

研究结论及应用

目前，基于遥感的干旱监测方法已经取得了很大的进展。随着每个物种、养分或土壤特性的指标不断发展和改进，由低成本、便携式设备提供的高光谱成像仍能提供高质量的准确数据，已成为研究人员和农民的重要工具。这些设备增强和实现日常监测的能力有望创造一种新的农业效率范式。