基于归一化温度构建的干旱指数反演表层土壤水分方法，属于测绘、地理信息技术类领域。本发明所述方法利用归一化温度和归一化植被指数构建特征空间，以归一化温度为横坐标，归一化植被指数为纵坐标，将TVDI内温度/植被指数特征空间与PDI内近红外/红外波段特征空间相结合，构建出归一化温度/归一化植被指数特征空间。该特征空间描述出从全植被覆盖、部分植被覆盖及裸土覆盖三种地表覆盖类型，通过特征空间内散点的分布确定土壤线分布，该土壤线描述出土壤水分从干到湿的变化过程，从而构建新的干旱指数NTDI，提高植被覆盖区地表土壤水分的反演精度，为大尺度复杂地表覆盖土壤水分估算提供支撑。