基于多源遥感影像的作物信息提取与需水量时空分析

作     者：宋伟 王运涛 王立波 吴倩 彭岩波 SONG Wei;WANG Yuntao;WANG Libo;WU Qian;PENG Yanbo

作者机构：北京师范大学水科学研究院北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 中国石油集团安全环保技术研究院有限公司北京102206 山东省环境规划研究院济南250101 

出 版 物：《生态学杂志》 (Chinese Journal of Ecology)

年 卷 期：2024年第43卷第4期

页      面：1113-1121页

核心收录：

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 082804[工学-农业电气化与自动化] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52125901 52109001)资助 

主　　题：作物蒸散发 老万福河流域 NDVI 单作物系数法 时空特征 

摘      要：在我国水资源短缺的大背景下,合理规划农业水土资源尤为重要。为实现区域作物种植结构提取,分析作物需水量的时空分布规律,以山东省济宁市重要农业区老万福河流域为研究区,以Landsat 8影像为基础构建作物生育期NDVI时间序列,综合考虑GF-2影像与实地调研数据,结合作物物候期,采用决策树方法提取老万福河流域作物种植结构,并结合Penman-Monteith公式与GIS空间分析功能,使用单作物系数法计算流域作物需水量。结果表明:(1)多时相NDVI序列下,采用决策树方法提取小麦-水稻的平均误差最小,为13.5%,蔬菜的平均误差最大,为23.0%。分类结果显示:小麦-水稻轮作模式分布在流域东部,小麦-玉米轮作模式主要分布在流域西部,经济作物蔬菜主要分布在流域中、西部。(2)作物需水量年内时空分布存在显著差异。时间尺度上,冬季作物需水量明显小于其他季节,夏季作物需水量最大,春夏作物需水量占全年作物需水量的70%左右;空间尺度上,流域东部水稻种植区的作物需水量明显大于其他地区。同一种植模式在不同种植区域的需水量有所差异,其中小麦-玉米年需水量范围在915.6~952.9 mm,不同区域需水量差异达37.3 mm。(3)主要作物水稻、玉米、蔬菜、小麦的生育期需水量存在显著差异,作物需水量分别为846.87、561.7、519.37、415.24 mm。在拔节孕穗(抽薹)期,作物的需水量达到峰值。研究表明,基于Landsat 8和GF-2影像数据构建NDVI时间序列并结合决策树分类的方法可以实现区域作物种植结构的提取。研究结果可为当地灌溉制度的制定及农业水土资源的优化管理和分配提供科学依据。