發(fā)布時間：2018-05-20 20:28

  本文選題：河套灌區(qū) + 遙感��； 參考：《清華大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：干旱區(qū)灌區(qū)灌溉水利用效率與作物水分利用率的定量評價是農(nóng)業(yè)水資源高效利用的基礎(chǔ)。論文以干旱區(qū)代表性灌區(qū)——內(nèi)蒙古河套灌區(qū)主要農(nóng)作區(qū)為研究對象,綜合遙感信息、現(xiàn)場試驗和實地調(diào)查信息,利用灌區(qū)遙感蒸散發(fā)模型、主要作物(玉米)種植分布遙感識別模型及其產(chǎn)量估算模型,分析了研究區(qū)2003-2012年蒸散發(fā)的時空變化、玉米種植分布及產(chǎn)量分布規(guī)律,并進(jìn)一步定量評價了灌區(qū)灌溉及作物水分利用效率。論文首先采用兩種雙源蒸散發(fā)模型(TSEB模型和HTEM模型)結(jié)合MODIS數(shù)據(jù)計算2003-2012年河套灌區(qū)主要農(nóng)作區(qū)生育期(4-10月)的蒸散發(fā)過程,并從點尺度及區(qū)域尺度對模型的精度進(jìn)行評價。結(jié)果表明,HTEM模型在河套灌區(qū)具有更高的精度。為評價河套灌區(qū)的灌溉效率,論文以作物主要生育期(4-10月)灌溉地的蒸散發(fā)量扣除有效降水量作為灌溉水的有效利用量。將灌溉水有效利用量分別與灌溉凈引水量和灌溉總引水量的比值定義為基于凈引水量和總引水量的灌溉水有效利用系數(shù)(ηN和ηI)。對河套灌區(qū)2003-2012年灌溉水有效利用系數(shù)進(jìn)行了分析和評價。結(jié)果表明,基于凈引水量的灌溉水有效利用系數(shù)(ηN)近年來有增加的趨勢,同時ηN隨降水量和凈引水量的減小而增大,凈引水量減少對ηN的影響要大于灌區(qū)節(jié)水改造工程的影響。為了進(jìn)一步探索河套灌區(qū)主要作物的空間分布,論文以玉米為例,通過實地調(diào)查結(jié)合MODIS遙感數(shù)據(jù)獲得玉米NDVI時間序列,利用非對稱Logistic曲線對玉米NDVI時間序列進(jìn)行擬合,得到植被指數(shù)、物候指數(shù)的特征值。建立了基于物候-植被指數(shù)特征值的玉米分布遙感識別模型。結(jié)果表明,該模型可以適用于復(fù)雜種植結(jié)構(gòu)下的多年間玉米分布識別,并且有較高的識別精度。最后,根據(jù)前文的研究結(jié)果,基于NDVI時序結(jié)果確定河套灌區(qū)玉米生育期,并分析其生育期內(nèi)耗水時空分布規(guī)律。利用水分生產(chǎn)函數(shù)Jensen模型估算研究區(qū)玉米產(chǎn)量,進(jìn)而求得河套灌區(qū)玉米水分利用效率,并分析2003-2012年間玉米水分利用效率時空變化規(guī)律。結(jié)果表明,基于NDVI時間序列求得玉米生育期與實際觀測結(jié)果相吻合,利用Jensen模型模擬得到的玉米產(chǎn)量具有較高的精度。以上研究結(jié)果表明遙感信息及模型為干旱區(qū)灌區(qū)尺度灌溉及作物水分利用效率的定量評價提供了一條有效可行的途徑。
[Abstract]:The quantitative evaluation of irrigation water use efficiency and crop water use efficiency in arid areas is the basis for efficient utilization of agricultural water resources. This paper takes the representative irrigation area of arid area-Hetao Irrigation area of Inner Mongolia as the research object, synthesizes the information of remote sensing, field test and field investigation, and makes use of the model of remote sensing evapotranspiration of irrigation area. The remote sensing recognition model and yield estimation model of main crop (maize) planting distribution were analyzed. The temporal and spatial variation of evapotranspiration, maize planting distribution and yield distribution in the study area from 2003 to 2012 were analyzed. Furthermore, the irrigation and crop water use efficiency in irrigated area were evaluated quantitatively. In this paper, two dual-source evapotranspiration models (TSEB model and HTEM model) combined with MODIS data were used to calculate the evapotranspiration process in the main farming areas of Hetao Irrigation area from 2003 to 2012. The accuracy of the model was evaluated from point scale and regional scale. The results show that the HTEM model has higher accuracy in Hetao irrigation area. In order to evaluate the irrigation efficiency of Hetao irrigation area, the evapotranspiration of irrigated land was deducted from the effective precipitation as the effective utilization of irrigation water. The ratio of the effective utilization of irrigation water to the net irrigation water diversion and the total irrigation water diversion is defined as the effective utilization coefficient of irrigation water (畏 N and 畏 I) based on the net water diversion and the total water diversion. The effective utilization coefficient of irrigation water in Hetao irrigation area from 2003 to 2012 was analyzed and evaluated. The results show that the effective utilization coefficient of irrigation water (畏 _ N) based on net water diversion is increasing in recent years, and 畏 _ N increases with the decrease of precipitation and net water diversion, and the effect of net water diversion on 畏 _ N is greater than that of water-saving reconstruction project in irrigation area. In order to further explore the spatial distribution of main crops in Hetao Irrigation area, the NDVI time series of maize was obtained by field investigation and MODIS remote sensing data, and the NDVI time series of maize was fitted by asymmetric Logistic curve. The characteristic values of vegetation index and phenological index are obtained. A maize distributed remote sensing recognition model based on phenological and vegetation index eigenvalues was established. The results show that the model can be used to identify the distribution of maize in multiple years under complex planting structure and has high recognition accuracy. Finally, based on the NDVI time series, the growth period of maize in Hetao irrigation area was determined, and the temporal and spatial distribution of water consumption in the growth period was analyzed. Jensen model of water production function was used to estimate maize yield in the study area, and then to obtain maize water use efficiency in Hetao irrigation area, and to analyze the temporal and spatial variation of maize water use efficiency from 2003 to 2012. The results showed that the maize growth period based on NDVI time series was consistent with the observed results, and the maize yield simulated by Jensen model had high precision. The results show that remote sensing information and model provide an effective and feasible way for quantitative evaluation of irrigation and crop water use efficiency in arid area.
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S274;S127

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本文編號：1916107