【摘要】：我國是一個干旱缺水的國家,人均水資源占有量為2263.2m3,只有世界平均水平的25%,屬于全世界人均水資源最為缺乏的國家之一。同時,我國又是一個農業(yè)大國,農業(yè)始終是耗水大戶。全國農業(yè)耗水占到了總耗水量的65%之多。在農業(yè)用水中,存在嚴重短缺和浪費的問題,灌區(qū)用水的效率較低。因此,加強對農業(yè)用水的嚴格管理,提高水資源的利用效率,推動大中型灌區(qū)的現代化管理,就成為建設節(jié)水型社會和解決我國水資源短缺問題、實現經濟社會可持續(xù)發(fā)展的必然途徑。遙感,作為一項從上世紀六十年代以來發(fā)展起來的重要空間探測技術,目前已廣泛應用于農業(yè)、林業(yè)、水利、環(huán)境等各個領域。在灌區(qū)現代化管理中,衛(wèi)星遙感技術發(fā)揮的作用越來越重要。利用遙感技術監(jiān)測灌區(qū)的作物種植結構以及灌溉面積,可為灌區(qū)管理提供有效的時空數據支撐和決策科學依據。本文以寧夏秦漢灌區(qū)作為實例,研究了遙感技術在大型灌區(qū)作物種植結構和灌溉面積監(jiān)測方面的應用。在研究構建種植結構和灌溉面積遙感監(jiān)測模型基礎上,利用收集的統(tǒng)計數據以及實地調查數據,對模型運行結果進行了分析和驗證。論文的主要成果如下：(1)基于長時間序列環(huán)境減災小衛(wèi)星影像數據,結合野外調查和統(tǒng)計數據分析,根據不同作物的物候特性,采用植被指數分析法、最大似然法與決策樹法,對寧夏秦漢灌區(qū)的作物種植結構進行了遙感監(jiān)測。通過對EVI和NDVI兩種植被指數特性的分析,可以看出在玉米與小麥的識別上,EVI值識別植被信息的能力更強,在水稻的識別上,EVI在生長初期的識別能力高于NDVI,后期識別能力差距不大,而在生長后期,NDVI均值更大,更容易趨向飽和。因而選擇EVI作為作物分類的依據。通過對不同作物EVI時間過程曲線的分析,對水稻和冬小麥采用最大似然法,對于玉米和春小麥采用決策樹法,完成了秦漢灌區(qū)作物種植結構的遙感監(jiān)測。與灌區(qū)統(tǒng)計結果的比較證明,遙感反演結果較好,反演精度達到92%以上。(2)通過對基于Nir-Red光譜特征空間的垂直干旱指數PDI的研究,構建了基于干旱指數差異的實際灌溉面積遙感監(jiān)測模型,并實際提取了秦漢灌區(qū)2014年4月—8月的灌溉面積。對灌區(qū)Nir-Red光譜特征空間進行分析時,發(fā)現隨著作物覆蓋度不斷增加而導致的土壤反射作用不斷弱化,該特征空間土壤基線斜率M值存在隨月份逐漸減小的現象。對垂直干旱指數(PDI)進行分析時,發(fā)現灌區(qū)PDI均值的下降與灌區(qū)大規(guī)模灌溉符合程度良好。利用2014年6月通過GPS實地調查的25個灌溉地塊,在對不同閾值監(jiān)測結果反復對比基礎上,確定出識別監(jiān)測時段是否灌溉的適宜的PDI差的閾值為0.091。(3)遙感提取了秦漢灌區(qū)2010年—2014年5年的種植結構情況,對該五年的種植結構情況與變化趨勢進行分析,發(fā)現秦漢灌區(qū)的種植結構2010—2014年始終保持玉米水稻春小麥冬小麥,但是玉米所占比例迅速增長,從43.52%增長到57.88%,水稻從35.84%降低到29.13%,春小麥從15.73%降低到9.02%,冬小麥從4.91%降低到3.96%,玉米在灌區(qū)種植結構中的比例越來越高,2013—2014年的變化最為明顯,已經成為灌區(qū)的主導作物。這說明,玉米由于相對價格走高、產量高、節(jié)水效率高、所需勞動力少等原因而受到灌區(qū)農民的普遍重視。
【學位授予單位】：中國水利水電科學研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S127

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本文編號：2554146