基于遥感土壤含水量和蒸散发信息的灌溉面积识别技术研究与应用

发布时间：2020-09-26 18:33

　　 灌溉用水监测作为农业用水管理中的重要内容,灌溉面积及其空间分布信息的准确获取可为农业用水管理提供科学支撑,帮助提高农业用水效率。传统的灌溉面积监测是基于人工观测、上报统计,是基于点观测的信息,获得的数据无法准确反映大范围区域内的灌溉面积空间分布状态,且时效性差,严重制约了农业用水管理的精细化水平。遥感手段作为一种区域化大范围的监测技术,已逐渐被引入灌区农业现代化管理中。近年来也有一些基于遥感土壤含水量的变化特征获取灌溉面积的尝试,这些方法虽然避免了传统地面观测手段时效性差、空间描述性差的缺点,但遥感土壤含水量的精度容易受植被覆盖的影响,且土壤含水量还会受降水等因素干扰而产生波动,进而影响灌溉面积的识别精度。本文基于水量平衡原理,引入蒸散发量来消除上述方法的缺点,同时考虑数据获取的便捷性,采用较低分辨率的MODIS数据为数据源,进行遥感土壤含水量和蒸散发协同的灌溉面积提取。本文以内蒙古河套灌区的义长灌域为例,基于2014年5月13日至5月31日的气象数据和MODIS 1km产品数据,利用陆地表面能量平衡模型(Surface Energy Balance Algorithms for Land,SEBAL)计算了河套灌区义长灌域的蒸散发量,用修正的垂直干旱指数模型(Modified Perpendicular Drought Index,MPDI)获取了研究时段始末的土壤含水量,将降水量与计算所得蒸散发量、土壤含水量代入水量平衡原理计算得到灌溉水量;由于农业灌溉是发生在田间尺度的活动,1km尺度的信息不能直接用于解释田间尺度的变化,为进一步提高适用于田间尺度的分析研究,本文又引入了农作物像元丰度,将1km尺度灌溉面积转换到田间尺度,并提出了1km尺度的灌溉面积计算公式,获取了义长灌域的灌溉面积。结果表明,义长灌域的土壤含水量、蒸散发量、灌溉水量以及灌溉面积总体上呈现出研究区北部高于南部的趋势,且该结果与灌区自北向南灌溉的顺序一致。用灌溉面积计算公式获取的灌溉面积为82.29万亩,与统计数据对比,灌溉面积识别的精度为81.13%。因此,引入遥感蒸散发量来获取灌溉面积,既避免了单一用土壤含水量识别灌溉面积时降水与植被覆盖的影响,又提高了灌溉面积获取的时效性,适用范围更广,可为灌区精细化管理与科学灌溉提供有效的数据和方法支撑。
【学位单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S274;S127
【部分图文】：

图 3.1 2014 年 5 月 25 日义长灌域 NDVI 图表 3.1 义长灌域部分农作物灌溉信息时间 干热地（万亩） 春小麦（万亩） 春玉米（万亩）2014 年 5 月 5 日 一水 61.94 一水 1.1 02014 年 5 月 20 日 一水 112.32 一水 6.4 02014 年 5 月 31 日 一水 141.73 二水 6.45 02014 年 6 月 20 日 一水 141.73 三水 4.39 一水 2.94注1） 一水指第一次灌溉，二水指第二次灌溉，三水指第三次灌溉表3.2 义长灌域农作物种植面积名称 种植面积 名称 种植面积干热地 141.83 万亩 葵花 67.62 万亩

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本文编号：2827335