本文以人民勝利渠灌區(qū)為研究區(qū)域,利用Landsat 8遙感影像和實(shí)測的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù),反演得到研究區(qū)冬小麥表層土壤水分,在分析表層水分和深層水分的關(guān)系的基礎(chǔ)上,構(gòu)建經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃虰iswas深層土壤水分估算模型獲得冬小麥深層(根區(qū))土壤水分�；谘芯繀^(qū)土壤水分狀況分析區(qū)域土壤水分空間變異性,為人民勝利渠灌區(qū)的灌溉抗旱提供決策服務(wù),同時為灌區(qū)現(xiàn)代化、信息化和智能化的發(fā)展提供基礎(chǔ)信息保障。具體成果如下:(1)篩選出適宜表層水分反演的植被指數(shù)。分析比較了三種溫度植被干旱指數(shù)(LST-EVI,LST-MSAVI和LST-NDVI)與不同深度土壤水分的相關(guān)關(guān)系,分別構(gòu)建了基于三種溫度植被干旱指數(shù)的不同深度土壤水分的估算模型。發(fā)現(xiàn)三種TVDIs均可以反映研究區(qū)淺層的土壤水分情況,但當(dāng)土層深度等于40 cm時,只有LST-EVI與土壤水分相關(guān)關(guān)系的決定系數(shù)R~2大于0.3;(2)確定了Landsat 8遙感影像監(jiān)測研究區(qū)土壤水分的適宜深度。利用實(shí)測的不同深度土壤水分?jǐn)?shù)據(jù),分析了不同土層土壤水分、不同深度土壤水分均值與TVDIs之間的相關(guān)關(guān)系,結(jié)果表明,TVDIs與不同深度土壤水分均值的相關(guān)關(guān)系比不同土層土壤水分更緊密,最后確定了研究區(qū)遙感監(jiān)測土壤水分適宜的深度為0-20 cm。(3)構(gòu)建了估算深層土壤水分模型,獲得了研究區(qū)冬小麥深層(根區(qū))土壤水分空間分布圖。分別構(gòu)建了基于經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型和Biswas深層土壤水分估算模型的冬小麥深層土壤水分估算模型,分析比較了兩種模型的反演精度,篩選出適宜于研究區(qū)的深層(根區(qū))土壤水分估算模型。獲得了研究區(qū)冬小麥深層(根區(qū))土壤水分的空間分布圖,并參考相關(guān)研究成果,獲得了研究區(qū)的旱情分布圖。(4)分析了研究區(qū)不同空間尺度的土壤水分空間變異性,獲得了研究區(qū)遙感反演土壤墑情的適宜遙感影像的空間分辨率。小尺度(S30_1、S30_2、S30_3)的變異系數(shù)隨著研究幅度的增大而增大,但整個研究區(qū)域(L90、L250、L1000)變異系數(shù)和塊金基臺比幾乎不變,亦即對整個研究區(qū)域來說,采樣間距對土壤水分空間變異性影響不大。因此,可用采樣空間分辨率低的遙感影像代替空間分辨率高的遙感影像,以提高遙感影像的時間分辨率,從而實(shí)現(xiàn)對研究區(qū)每天土壤墑情監(jiān)測的目的。
【學(xué)位單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S152.7;S512.11
【部分圖文】：

即土壤相對濕度，是指土壤含水率占某一標(biāo)準(zhǔn)（田間持含水率可以說明土壤水分的飽和程度，有效性以及水、水率表示方法。當(dāng)研究適宜作物生長或適宜耕作的土壤微生物是，用飽和含水率。 = × 100% = × 100% 含水率占田間持水量的百分?jǐn)?shù)，%；θrs為土壤含水率占飽和量，%；ws為土壤飽和含水率，%。用的目的不同時，選擇的土壤含水率表示也不一樣。土度高；土壤體積含水率常用于土壤水分理論和土壤結(jié)構(gòu)業(yè)旱情評價和灌溉指導(dǎo)中（鄧英春等，2007）。定方法進(jìn)行精確的測定不僅有利于作物生長，同時對精確灌溉土壤水分測定方法的研究一直被人們重視。目前研究土法和遙感法（楊濤等，2010）。具體見圖 1.1

3）根區(qū)土壤水分反演目前對于根區(qū)土壤水分的研究大多局限在單點(diǎn)或田間尺度，對于區(qū)域尺度下土壤根區(qū)土壤的研究較少，本文利用 2016 年 4 月 9 日實(shí)測的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃?Biswas 土壤水算模型獲得表層土壤水分與深層土壤水分的關(guān)系，并利用 2017 年 4 月 12 日實(shí)測的土壤水分對兩類模型進(jìn)行精度評價，在此基礎(chǔ)上利用遙感獲得的區(qū)域表層土壤水分獲得區(qū)域深層（根壤水分。4）區(qū)域土壤水分空間變異性分析在獲得的區(qū)域表層土壤水分和深層（根區(qū)）土壤水分的基礎(chǔ)上，本文選取同一采樣間距不樣幅度以及同一采樣幅度不同采樣間距兩種情形下分析研究區(qū)表層土壤水分和深層（根區(qū)水分的空間變異性，從而獲得尺度對表層和深層（根區(qū)）土壤水分空間變異的影響。.4 技術(shù)路線圖在借鑒、參考國內(nèi)外遙感反演土壤水分的研究成果基礎(chǔ)上，通過野外調(diào)查和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，本利用遙感影像和實(shí)測數(shù)據(jù)獲得了人民勝利渠灌區(qū)遙感表層土壤水分模型以及根據(jù)表層土壤反演深層（根區(qū)）土壤水分模型。在此基礎(chǔ)上，分別探討了遙感反演表層土壤水分的具體深及人民勝利渠灌區(qū)土壤水分的空間變異性。研究技術(shù)路線圖 1.2 所示：

第二章 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理2.1 研究區(qū)概況2.1.1 地理位置人民勝利渠是新中國開發(fā)利用黃河中下游水資源的開端，是河南水利的驕傲。人民勝利渠灌區(qū)位于黃河北岸，河南省北部，是黃河下游自新中國成立后第一個引用黃河水進(jìn)行灌溉的大型自流灌區(qū)。灌區(qū)南起黃河，向北延伸至衛(wèi)河，西接共產(chǎn)主義渠，向東延伸至豐莊。灌區(qū)地理坐標(biāo)為北緯 34°59′- 35°30′，東經(jīng) 113°31′- 114°23′之間，全長100 多 km，寬 5-25 km（圖 2.1） 。本灌區(qū)的灌溉工程包括灌溉、排水、沉沙以及機(jī)井四項(xiàng)。其中灌溉工程系統(tǒng)包括渠首閘、總干渠和干渠、支渠、斗渠農(nóng)渠和毛渠五級渠道組成，渠首閘設(shè)計(jì)流量 85 m3/s；總干渠有 1 條，全長 56.2 km；干渠有 6 條，總長 90.03 km；分干渠有 5 條，總長 79.0 km；支渠有 41 條，總長為 262.4 km；斗渠有 391 條，總長 658.7 km；農(nóng)渠有 1651 條，總長 675.5 km（張欽武等，2015）。人民勝利渠渠首坐落于河南省黃河北岸武陟縣秦廠村，人民勝利渠工程于 1951 年 3 月開工，1952 年 4 月第一期工程竣工，并開灌受益。之后工程經(jīng)續(xù)建、擴(kuò)建，達(dá)到現(xiàn)有規(guī)模。自開灌以來，灌區(qū)內(nèi)的旱、澇、堿和沙災(zāi)害得到緩解，糧棉產(chǎn)量逐年提高。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2830762