【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(nóng)業(yè)大國,農(nóng)業(yè)始終是耗水大戶。全國農(nóng)業(yè)耗水占到了總耗水量的65%之多。在農(nóng)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(nóng)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(xiàn)代化管理,就成為建設(shè)節(jié)水型社會和解決我國水資源短缺問題、實現(xiàn)經(jīng)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(shù),目前已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、環(huán)境等各個領(lǐng)域。在灌區(qū)現(xiàn)代化管理中,衛(wèi)星遙感技術(shù)發(fā)揮的作用越來越重要。利用遙感技術(shù)監(jiān)測灌區(qū)的作物種植結(jié)構(gòu)以及灌溉面積,可為灌區(qū)管理提供有效的時空數(shù)據(jù)支撐和決策科學(xué)依據(jù)。本文以寧夏秦漢灌區(qū)作為實例,研究了遙感技術(shù)在大型灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)和灌溉面積監(jiān)測方面的應(yīng)用。在研究構(gòu)建種植結(jié)構(gòu)和灌溉面積遙感監(jiān)測模型基礎(chǔ)上,利用收集的統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及實地調(diào)查數(shù)據(jù),對模型運行結(jié)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(zāi)小衛(wèi)星影像數(shù)據(jù),結(jié)合野外調(diào)查和統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析,根據(jù)不同作物的物候特性,采用植被指數(shù)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(jié)構(gòu)進行了遙感監(jiān)測。通過對EVI和NDVI兩種植被指數(shù)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(jù)。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(jié)構(gòu)的遙感監(jiān)測。與灌區(qū)統(tǒng)計結(jié)果的比較證明,遙感反演結(jié)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(shù)PDI的研究,構(gòu)建了基于干旱指數(shù)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(xiàn)隨著作物覆蓋度不斷增加而導(dǎo)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(xiàn)象。對垂直干旱指數(shù)(PDI)進行分析時,發(fā)現(xiàn)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(diào)查的25個灌溉地塊,在對不同閾值監(jiān)測結(jié)果反復(fù)對比基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)情況,對該五年的種植結(jié)構(gòu)情況與變化趨勢進行分析,發(fā)現(xiàn)秦漢灌區(qū)的種植結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中的比例越來越高,2013—2014年的變化最為明顯,已經(jīng)成為灌區(qū)的主導(dǎo)作物。這說明,玉米由于相對價格走高、產(chǎn)量高、節(jié)水效率高、所需勞動力少等原因而受到灌區(qū)農(nóng)民的普遍重視。
【學(xué)位授予單位】：中國水利水電科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S127

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本文編號：2554146