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【蝗災監測】“珠海一號”遙感衛星監測印度蝗蟲受災區域

發布日期:2020-03-09瀏覽次數:

● 前言

2020年1月伊始,“非洲沙漠蝗災”的新聞報道接踵而來,受到世界各國關注。世界糧農組織(FAO)連續發布相關預警信息,警惕蝗災對非洲東部地區、阿拉伯半島、印度半島的糧食安全造成威脅。

據2月中旬印度媒體及政府官員提供的信息,以往每年5、6月都會有蝗災出現,而今年的蝗災受氣候影響有所提前,雖此次蝗災已基本撲滅,但仍需警惕6月會出現新的蝗災。

歐比特公司針對當前備受關注的沙漠蝗蟲災情,利用“珠海一號”高光譜衛星遙感及相關數據,對沙漠蝗蟲災情開展大面積動態監測預警。目前已經持續監測印度半島、阿拉伯半島及非洲相關區域,將在此后定期發布蝗蟲災情最新監測報告,為防控蝗災入侵提供科學支撐。

1.沙漠蝗蟲現狀

2018年5月臺風梅庫努和2018年10月臺風魯班襲擊了紅海兩岸的沙漠地帶,到了2019年1月初,蝗災的序曲就已經在厄立特里亞和蘇丹的平原出現。在1月底,一個蝗蟲群跨越300公里寬的紅海,另一個則向埃及緩緩移動。

2019年底,非洲干旱地區出現異常降雨,引發了蝗蟲的大爆發。時至今日,至少有3場蝗災在非洲之角、印巴邊境、伊朗南部以及紅海兩側持續滌蕩。據聯合國和世界糧農組織(FAO)官網報道,非洲之角的蝗蟲情況仍然很嚴峻,特別是肯尼亞(中部和北部)、埃塞俄比亞和索馬里,新繁殖的蝗蟲群開始形成,而這些地區正處于農作物大面積耕種階段。

巴基斯坦地區目前主要是蟲卵,從2020年2月18號到29號地面調查組已清理了4490公頃,3月底新的蝗蟲群可能會在Baluchistan地區形成。



蝗群分布圖(來自FAO)

2.遙感監測內容

沙漠蝗蟲被認為是世界上最具破壞性的遷徙性害蟲。在外界環境刺激下,此類蝗蟲形成的蝗群密度大,流動性強。

此外,它們還是貪婪的食客,每天要消耗相當于自身體重的食物,它們的目標食物是糧食作物及植被。一平方公里可容納8000萬只成年蝗蟲的蝗群,一天的食物消耗量與3.5萬人的食物消耗量相當。它們可對糧食安全和農村生計構成重大威脅。



圖片來源網絡

在大部分時間里,沙漠中稀疏植被只能維持少量的沙漠蝗蟲的生存,并且它們的生存方式是散居的方式,當出現大量集中降雨的情況,沙漠植被驟然生長,適宜的條件縮短蝗蟲的繁殖發育時間及生存方式,最后導致蝗蟲的爆發。

遙感衛星具有覆蓋面積廣、時效性強、真實準確、效益高的優勢,利用遙感和GIS技術相結合能夠實現信息化監測蝗災范圍、受災程度和蝗災預警。

3.遙感監測蝗災范圍

拉賈斯坦邦是印度西部的邦,與巴基斯坦接壤,氣候干燥,冬季寒冷,夏季炎熱,東部昌巴爾河(恒河支流)流域,為半干旱的農業地區。西部拉賈斯坦平原,與巴基斯坦之間塔爾沙漠屬內陸水系,為農牧業地區。中部有阿拉瓦利山脈西南-東北綿亙,為東部半干旱區與西部干旱區的天然分界。

南亞的蝗災以往主要是5、6月份才爆發,今年提前了數月之久。不過相比受災更嚴重的巴基斯坦,印度主要是拉賈斯坦邦和古吉拉特邦受到了較大影響,尤以拉賈斯坦邦最嚴重。

據統計,拉賈斯坦邦受影響的土地面積約為36萬公頃,古吉拉特邦受影響面積是1.8萬公頃,受影響的農作物主要是芥菜、蓖麻、孜然和小麥等。

歐比特采用多時相的“珠海一號”衛星遙感數據(2020年1月初和1月中旬衛星遙感數據)對印巴邊境拉賈斯坦邦中西部區域進行監測,通過間接分析植被的變化情況判斷蝗災區范圍。具體的技術流程如下圖所示:



4.監測結果與分析

圖(1) 2020年1月1日印度拉賈斯坦邦 歸一化植被指數(NDVI)分布圖


圖(1)為2020年1月1日拉賈斯坦邦的歸一化植被指數(NDVI)(以下簡稱NDVI值)分布圖。從圖中可以看出NDVI值比較小,最大值不超過0.6,超過60%的植被區NDVI值小于0.3(一般認為植被NDVI值大于0.2)說明此時當地植被區稀少。

疊加了農作物的矢量圖層后,發現農田中的NDVI值也很小,說明當地在1月1號時農田中普遍中農作物處于生長初期。且非農田植被區NDVI值較低小于0.2,表明當地非農田區目前沒有植被生長,2020年1月日NDVI分級統計表如表1所示。



圖(2) 2020年1月21日印度拉賈斯坦邦 歸一化植被指數(NDVI)分布圖



從圖(2)2020年1月21日拉賈斯坦邦的歸一化植被指數(NDVI)分布圖中可以看出,NDVI值最高超過0.9,超過50%以上的植被區NDVI值小于0.3,僅2.24%區域的植被NDVI值超過0.6,說明當地大部分植被區生長緩慢。

疊加當地農作物的矢量圖后,發現僅部分農田中植被指數較高,大部分的農田區域NDVI值小于0.2從而說明在當地還未進行大面積的播種。且非農田區的NDVI值較小,低于0.2,表明當地非農田區目前沒有植被生長。


圖(3) 2020年1月1日-21日印度拉賈斯坦邦 歸一化植被指數(NDVI)差值分布圖


從圖(3)2020年1月1日和1月21日拉賈斯坦邦的歸一化植被指數(NDVI)差值分布圖來看,NDVI值增大的最大值超過0.6,減少的最大值不超過0.3。整體來看地區的植被是增長的趨勢,但有少量地區的植被指數是減少的,說明有可能受到蝗蟲的啃食,但面積不大。疊加當地農作物矢量圖之后,發現大部分農作物保持緩慢生長狀態。

利用記錄下的蝗蟲飛行軌跡和破壞的植被情況,結合衛星遙感數據以及地表覆蓋數據,如地表溫度、植被類型等情況,可以分析蝗蟲的基本習性,為蝗災動態預警提供科學依據。通過衛星遙感影像,利用蝗蟲損害過地區前后衛星遙感影像進行對比分析,可以有效分析蝗蟲導致的糧食、草原和森林等植被的損害量。從而確定保險賠償以及災害補償額。


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