【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水利工程、灾害应急、水文气象、生态环境及其交叉学科领域，尤其涉及一种确定区域干旱影响最佳时间尺度的方法。
技术介绍
1、干旱是一种因区域水量亏缺达到一定程度后出现的自然现象，在时间上涵盖从干旱发生到消失的全过程，在空间上存在干旱程度的空间异质性，具有明显的时间特征和空间特征。在开展干旱研究时，主要基于各类干旱指数识别干旱后，从不同时间尺度上进行特征分析，随着数据源的增加，尤其是多维地理信息、卫星遥感等空间数据的应用普及，以及多维时空数据分析方法的出现与发展，干旱特征分析从最早基于站点的时空分析逐渐扩展到全域的时空分析，实现了干旱风险评估、预测等特征研究从点到面的跨越。
2、虽然当前干旱研究取得了很大的进展，但在选择干旱时空特征分析的时间尺度时，仍然是以个人经验或文献参考为主，如选择日、旬、月、季、年等时间尺度分析基于不同干旱指数所识别出的干旱特征，其结果反映了不同时间尺度下的干旱特征，但无法表征干旱影响区域的最佳时间尺度，如进行年时间尺度的干旱特征分析时，有可能忽略掉旬时间尺度的干旱事件。因此，无论干旱识别，还是干旱风险分析及预测，其第一步均需要确定干旱影响的最佳时间，在此基础上进一步分析出的干旱时空特征才更符合实际情况。
3、干旱作为一种缺水事件，其直接或间接的影响着区域生态环境质量和社会经济状况，根据植物生长规律，丰水时期的植被长势要优于缺水时期的植被长势，相关研究也证明降雨与植被指数的偏相关性较好，两者呈正相关关系。因此，从降雨影响植被长势的角度出发，基于不同时间尺度长时间序列降雨与植
技术实现思路
1、本专利技术所需要解决的问题是：提供一种确定区域干旱影响最佳时间尺度的方法，弥补现有干旱风险评估、预测等干旱时空特征研究时，主要依据个人经验或参考文献选择不同时间尺度进行特征分析的不足，避免因时间尺度过大而无法反映干旱局部特征，以及时间尺度过小而无法反映干旱全局特征。
2、本专利技术采用如下技术方案：一种确定区域干旱影响最佳时间尺度的方法，包括如下步骤：
3、步骤s1，根据研究区空间范围s，筛选覆盖研究区的站点类型降雨数据或栅格类型降雨数据，其中，站点类型降雨数据插值出的空间范围和栅格类型降雨数据的空间范围均需要覆盖整个研究区；
4、步骤s2，将站点类型降雨数据或栅格类型降雨数据整理成长时间序列的时间尺度t数据集，使用泰森多边形法基于站点类型降雨数据或使用平均值法基于栅格类型降雨数据，计算出研究区内长时间序列的时间尺度t区域平均面雨量；
5、步骤s3，基于各类覆盖研究区的多光谱卫星遥感数据，计算出不同时期的归一化植被指数，使用平均值法基于最小时间尺度的归一化植被指数合成长时间序列的时间尺度t归一化植被指数数据集，再使用平均值法计算长时间序列的时间尺度t区域平均归一化植被指数；
6、步骤s4，基于站点类型降雨数据和基于栅格类型降雨数据，分别计算长时间序列的时间尺度t区域平均面雨量一阶差分与时间尺度t区域平均归一化植被指数一阶差分，并进行相关性分析；
7、步骤s5，基于步骤s4中相关性分析得出相关性系数值的大小，识别出干旱影响的最佳时间尺度，相关性系数最大值对应的时间尺度即为研究区内干旱影响的最佳时间尺度。
8、进一步的，步骤s1中，站点类型降雨数据插值出的空间范围和栅格类型降雨数据的空间范围均需要覆盖整个研究区；具体为：
9、选择站点类型降雨数据时，根据站点的空间位置进行泰森多边形插值，由最少站点插值出的泰森多边形包括研究区空间范围s，包括研究区空间范围s的站点数量即为需要的最少站点数；选择栅格类型降雨数据时，基于最小栅格单元组成的栅格数据范围包括研究区空间范围s，最小栅格为正方形栅格。
10、进一步的，步骤s2中，使用泰森多边形法基于站点类型降雨数据，计算出研究区内长时间序列的时间尺度t区域平均面雨量；具体步骤如下：
11、步骤s21，根据各离散分布的站点自动构建德劳内三角网，对站点和对应的三角形进行编号；
12、步骤s22，对三角形的三条边分别绘制垂直平分线，各垂直平分线相交的点为三角形的外接圆圆心，将外接圆圆心与三条边的中点进行连线；
13、步骤s23，依编号逐个对德劳内三角网中各三角形执行步骤s22，找出各三角形的外接圆圆心，并绘制外接圆圆心与对应三角形三边中点的连线；
14、步骤s24，由所有外接圆圆心与三角形三边中点的连线组成的多边形即为泰森多边形，各外接圆圆心即为泰森多边形的拐点，各泰森多边形内均包含对应唯一的站点，根据站点编号对泰森多边形进行编号；
15、步骤s25，使用研究区空间范围裁剪泰森多边形，根据研究区空间范围内各泰森多边形面积占研究区总面积的比例，求得各泰森多边形在计算区域平均面雨量时的权重系数，将各站点类型降雨数据与权重系数相乘后求和得到时间尺度t区域平均面雨量，具体计算公式为：
16、 （1）；
17、 （2）；
18、 （3）；
19、式中，为第i个泰森多边形计算区域平均面雨量时的权重系数，为研究区内第i个泰森多边形的面积，为研究区总面积，n为研究区内泰森多边形个数，；为t时刻的时间尺度t区域平均面雨量，为t时刻时间尺度t第k个站点的雨量值。
20、进一步的，步骤s2中，使用平均值法基于栅格类型降雨数据，计算出研究区内长时间序列的时间尺度t区域平均面雨量；具体见公式（4）所示：
21、 （4）；
22、式中，为t时刻的时间尺度t区域平均面雨量，为t时刻时间尺度t的第g个栅格的雨量值，m为研究区内栅格单元的个数。
23、进一步的，步骤s3中，归一化植被指数数据集，具体为：
24、周或旬内所有天的归一化植被指数求平均得到周尺度或旬尺度归一化植被指数，月内所有天或周或旬的归一化植被指数求平均得到月尺度归一化植被指数，季内所有天或周或旬或月的归一化植被指数求平均得到季尺度归一化植被指数，年内所有天或周或旬或月或季的归一化植被指数求平均得到年尺度归一化植被指数，其他更大时间尺度的归一化植被指数合成过程以此类推；
25、使用平均值法基于最小时间尺度的归一化植被指数合成时间尺度t的归一化植被指数数据集，再使用平均值法计算时间尺度t的区域平均归一化植被指数；具体步骤为：
26、步骤s31，计算最小时间尺度a的归一化植被指数，计算公式如下：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种确定区域干旱影响最佳时间尺度的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种确定区域干旱影响最佳时间尺度的方法，其特征在于：步骤S1中，站点类型降雨数据插值出的空间范围和栅格类型降雨数据的空间范围均需要覆盖整个研究区；具体为：
3.根据权利要求2所述的一种确定区域干旱影响最佳时间尺度的方法，其特征在于：步骤S2中，使用泰森多边形法基于站点类型降雨数据，计算出研究区内长时间序列的时间尺度T区域平均面雨量；具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述的一种确定区域干旱影响最佳时间尺度的方法，其特征在于：步骤S2中，使用平均值法基于栅格类型降雨数据，计算出研究区内长时间序列的时间尺度T区域平均面雨量；具体见公式（4）所示：
5.根据权利要求4所述的一种确定区域干旱影响最佳时间尺度的方法，其特征在于：步骤S3中，归一化植被指数数据集，具体为：
6.根据权利要求5所述的一种确定区域干旱影响最佳时间尺度的方法，其特征在于：步骤S4中，平均归一化植被指数指在某一时刻区域所有栅格的平均值；一阶差分值的计算方法为某一时间
7.根据权利要求6所述的一种确定区域干旱影响最佳时间尺度的方法，其特征在于：步骤S4中，具体步骤如下：
8.根据权利要求7所述的一种确定区域干旱影响最佳时间尺度的方法，其特征在于：步骤S5，基于步骤S4中相关性分析得出相关性系数值的大小，识别出干旱影响的最佳时间尺度，相关性系数最大值对应的时间尺度即为研究区内干旱影响的最佳时间尺度；具体步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种确定区域干旱影响最佳时间尺度的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种确定区域干旱影响最佳时间尺度的方法，其特征在于：步骤s1中，站点类型降雨数据插值出的空间范围和栅格类型降雨数据的空间范围均需要覆盖整个研究区；具体为：
3.根据权利要求2所述的一种确定区域干旱影响最佳时间尺度的方法，其特征在于：步骤s2中，使用泰森多边形法基于站点类型降雨数据，计算出研究区内长时间序列的时间尺度t区域平均面雨量；具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述的一种确定区域干旱影响最佳时间尺度的方法，其特征在于：步骤s2中，使用平均值法基于栅格类型降雨数据，计算出研究区内长时间序列的时间尺度t区域平均面雨量；具体见公式（4）所示：
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁定波，李惠民，熊鹏，刘足根，刘慧丽，许琴，吴苏青，万莹，江英英，程婉清，舒鹏，苏玲，
申请(专利权)人：江西省生态环境科学研究与规划院，
类型：发明
国别省市：
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