灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)遙感監(jiān)測(cè)及其應(yīng)用_圖文

1、 基金項(xiàng)目 作者簡(jiǎn)介 寧夏青銅峽人博士生工程師 灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)遙感監(jiān)測(cè)及其應(yīng)用徐阮本清黃詩(shī)峰 鮑子云中國(guó)水利水電科學(xué)研究院遙感技術(shù)開(kāi)發(fā)研究中心北京寧夏水利科學(xué)研究所寧夏銀川摘要 利用衛(wèi)星圖像對(duì)青銅峽灌區(qū)進(jìn)行了年作物種植結(jié)構(gòu)遙感監(jiān)測(cè)獲得了各類(lèi)主栽作物的種植面積及其空 在此基礎(chǔ)上結(jié)合歷年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析了青銅峽灌區(qū)近年作物種植結(jié)構(gòu)變化特征及灌區(qū)水資源供給狀況認(rèn)為水資源是決定灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)的制約性因素作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整應(yīng)成為灌區(qū)主要農(nóng)業(yè)節(jié)水手段之一 關(guān)鍵詞遙感監(jiān)測(cè)青銅峽灌區(qū)水資源作物種植結(jié)構(gòu) 研究區(qū)概況南北長(zhǎng)灌區(qū)以青銅峽水庫(kù)為界分為兩部分灌區(qū)現(xiàn)有灌溉面積占全區(qū)迫切需要對(duì)中上游典型灌區(qū)進(jìn)行水資源平衡作

2、物種植結(jié)構(gòu)遙感監(jiān)測(cè)方法較大遙感是大面積快速獲得田間數(shù)據(jù)的重要工具特目前對(duì)地觀測(cè)技術(shù) 或航片光譜分辨率為 的高光譜遙感數(shù)據(jù)源能更精確地區(qū)分作物類(lèi)型 作物在拔節(jié)期至乳熟生物量增加即選擇主遙感監(jiān)測(cè)作物種植結(jié)構(gòu)時(shí) 基本思路是參照研究區(qū)主要作物種類(lèi)各自的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)間表確確定它們?cè)谟跋裆蠀^(qū)別最明顯的階段 基本思路是從分析地物類(lèi)型在各波段及其先將圖像上的主要地物類(lèi)別劃分將容易提取的地物先掩模以消除影響待剩下特征相似不宜單獨(dú)提取的幾類(lèi)作物后依據(jù)特征參最后逐層疊加分層提取的地物構(gòu)成最終結(jié)果青銅峽灌區(qū)年作物種植結(jié)構(gòu)遙感監(jiān)測(cè) 遙感圖像處理與分析本文所采用的遙感數(shù)據(jù)情況中巴資源衛(wèi)星 年月月月日及月其為我國(guó)第一代傳輸型

3、地球資源衛(wèi)星星上種 紅外光譜范圍內(nèi)有個(gè)波段和 包參數(shù) 總結(jié)了本次研究每 第期 個(gè)時(shí)相上小麥反映最明顯第期 期 期 表成像時(shí)的青銅峽灌區(qū)主要作物生長(zhǎng)特征影像獲取時(shí)間主栽作物所處物候期小麥玉米水稻作物生長(zhǎng)特征及其在影像上的反應(yīng)小麥玉米水稻第期分蘗撥節(jié)播種還未種植生長(zhǎng)較旺盛覆蓋度較高沒(méi)有反應(yīng)沒(méi)有反應(yīng)第期抽穗乳熟幼苗期返青分蘗生長(zhǎng)旺盛反應(yīng)不明顯生長(zhǎng)初期覆蓋度不高田間有積水第期已經(jīng)收割灌漿抽穗灌漿沒(méi)有反應(yīng)生長(zhǎng)旺盛覆蓋度高反映明顯 主栽作物信息提取 圖為提取各類(lèi)主栽作物的流 程圖并在圖 單種小麥從第 圖單種玉米第期時(shí)玉米處于出苗階段在影像上幾乎呈空地狀態(tài)而到第期時(shí) 水稻第期初步判斷為水稻且第 至第小麥套玉

4、米根據(jù)第期上提出的小麥除去單 圖多期影像提取作物流程監(jiān)測(cè)結(jié)果青銅峽灌區(qū)年作物種植分布遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖 表青銅峽灌區(qū) 類(lèi)別銀川市永寧縣賀蘭縣靈武市石嘴山平羅縣陶樂(lè)縣吳忠市青銅峽小計(jì)水稻小麥玉米麥套玉米其它作物 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析由于缺乏該灌區(qū)年作物種植實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)所以采用年統(tǒng)計(jì)年鑒上的 另外由于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中沒(méi)有分單種 所以監(jiān)測(cè)結(jié)果中的這因?yàn)檫@套 表為年統(tǒng)計(jì)年鑒中的分縣統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與 灌區(qū)多期影像上的作物表分縣遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)比較 總作物播種面積稻玉米統(tǒng)計(jì)遙感監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)遙感監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)遙感監(jiān)測(cè) 永寧縣賀蘭縣靈武市石嘴山市平羅縣利通區(qū)青銅峽市 從表中發(fā)現(xiàn)銀川市的作物種植總面積遙感監(jiān)測(cè)比 統(tǒng)計(jì)的大很多遙感監(jiān)測(cè)到的

5、 為灌溉局提供的 銀川地區(qū)監(jiān)測(cè)水稻比例比統(tǒng)計(jì)值低的較明顯而種植面積吳忠市監(jiān)測(cè)范圍不完整水稻種植總面表分區(qū)統(tǒng)計(jì)與遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比較統(tǒng)計(jì)遙感監(jiān)測(cè) 面積面積銀川市石嘴山市吳忠市 從監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看到與往年水稻種植分布比在年卻增加很多從圖中 很明顯的發(fā)現(xiàn)因?yàn)檫@次監(jiān)測(cè)采用了多時(shí)相較高分辨率的遙感影像且水稻特征比較突出應(yīng)該說(shuō)水稻的提取精長(zhǎng)勢(shì)相差很大尤其是北部由于嚴(yán)重的鹽漬化這樣分類(lèi)提容易產(chǎn)生誤差如果分區(qū)分指標(biāo)提取但總 灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整及水資源制約分析 水稻種植面積變化大主 栽作物在年代的種植比例大概分別是水稻是灌區(qū)內(nèi)耗水量 上個(gè)世紀(jì)年代初灌區(qū)水稻面積總共只有 多萬(wàn)萬(wàn) 圖年前后作物總種植面積由增加變?yōu)?水稻

6、種植比例一直維持在 青銅峽灌區(qū)近年來(lái)作物種植及水稻種植面積青銅峽灌區(qū)多年引水排水耗水量及引排比灌區(qū)農(nóng)業(yè)耗水變化黃河流域水資源短缺問(wèn)題的嚴(yán)峻性促使黃委會(huì)在年開(kāi)始實(shí)行流域水資 圖為 ?年是灌區(qū)引水量高峰高達(dá) 億 的影響 億 之多 這之前 引水量一直高速增加 年是個(gè)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn) 灌區(qū)引水量顯著下降 億 受 從 年之間 灌區(qū)種植面積不斷增加 引水量也穩(wěn)中有增 從 年黃河統(tǒng)一配水 年比較特殊 降至 年開(kāi)始灌區(qū)引水量開(kāi)始明顯減少 直至目前 一直呈下降趨勢(shì) 尤其 作物結(jié)構(gòu)調(diào)整與水資源的制約關(guān)系 由于干旱的氣候因素決定了該灌區(qū)作物需水量偏高 該灌區(qū) 地面灌溉方式下 大作物的灌溉定額分別為水稻約 麥玉米套種 按

7、照 對(duì)應(yīng)的 ? ? 小麥 ? 玉米 ? 小 水稻是耗水最高的作物 其種植規(guī)模對(duì)灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生很大的影響 從圖 水稻種植面積的變化及圖 耗水量的變化可以看出 它們的遞減趨勢(shì)是 年之前水稻在灌區(qū)的種植發(fā)展趨勢(shì) 之后應(yīng)該繼續(xù)保持增長(zhǎng)趨勢(shì) 而事實(shí)上卻相反 這與水資 年的情況尤其突出 引水量的突然大幅度下降直接導(dǎo)致水稻種植面積也陡然壓縮到近幾 源短缺是緊密相關(guān)的 十年來(lái)的最低水平 并且部分水稻由于灌水不足而導(dǎo)致減產(chǎn)甚至絕產(chǎn) 與此對(duì)應(yīng) 耗水量相對(duì)低的旱作 物如玉米及果林等的種植規(guī)模擴(kuò)大 可見(jiàn) 水資源已經(jīng)成為灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)的主要制約性因素 結(jié)構(gòu) 調(diào)整暫時(shí)成為主要農(nóng)業(yè)節(jié)水手段之一 灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)的多因

8、素制約 在水資源短缺的情況下 青銅峽灌區(qū)將作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整作為最直 接的應(yīng)對(duì)措施 減少水稻種植面積首當(dāng)其沖 這些年來(lái) 關(guān)于寧夏種植水稻的問(wèn)題一直存在很大爭(zhēng)議 持 反對(duì)水稻種植 觀點(diǎn)的主要原因就是缺水地區(qū)卻大量耗水 是對(duì)水資源的嚴(yán)重浪費(fèi) 長(zhǎng)期的大引大排 還造成土壤鹽漬化 持 應(yīng)該種植水稻 觀點(diǎn)的原因是該區(qū)光照充足 土質(zhì)肥沃 灌溉便利 水稻高產(chǎn)優(yōu) 質(zhì) 水稻田是一種人工濕地 對(duì)維持西部生態(tài)系統(tǒng) 構(gòu)成塞上江南的獨(dú)特景觀具有十分重要的作用 對(duì) 保障綠洲生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡具有重要意義 稻旱輪作已經(jīng)成為寧夏農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的成功模式 一 而且在 旦大量減少水稻種植 該區(qū)的生態(tài)耗水將得不到保證 灌區(qū)本來(lái)就脆弱的

9、生態(tài)環(huán)境將嚴(yán)重惡化 荒 寧夏農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展 少不了水稻 銀川以北的一些地勢(shì)低洼地區(qū) 只能種植水稻 小麥 玉米等在那些鹽堿地上很難成活 否則就只能撂 綜合以上的觀點(diǎn)認(rèn)為 青銅峽灌區(qū)的作物種植結(jié)構(gòu)正在受到 多因素共同制約 包括 水資源因素 生態(tài)因素及市場(chǎng)與區(qū)域發(fā)展因素 討論 遙感監(jiān)測(cè)作物種植結(jié)構(gòu)在作物灌溉方面的作用與意義主要體現(xiàn)在 個(gè)方面 在各種作物詳細(xì)的 空間分布的基礎(chǔ)上 可以細(xì)化水量平衡計(jì)算單元 結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖魑锕喔戎贫染_計(jì)算作物灌溉水量 能精確獲得灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)的年間調(diào)整情況 分析灌區(qū)水資源供給能在多大程度上滿足作物的灌溉 需求 分析灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)的合理性 通過(guò)對(duì)青銅峽灌區(qū)多年作物種植

10、結(jié)構(gòu)及水資源供給的分析可 灌區(qū) 以看到 灌區(qū)作物種植面積增加 水稻的種植規(guī)模保持穩(wěn)定 引水量增加 而扣去排水量 實(shí)際耗水量卻 穩(wěn)中有降 這是灌區(qū)大力發(fā)展節(jié)水灌溉的措施帶來(lái)的結(jié)果 也是水資源緊缺壓力帶來(lái)的正面效益 水資源短缺問(wèn)題日益突出 通過(guò)擴(kuò)大灌溉面積 過(guò)量開(kāi)發(fā)利用水資源來(lái)增加糧食生產(chǎn)效益的難度越來(lái)越 大 青銅峽灌區(qū)的作物種植結(jié)構(gòu)雖然是多因素共同制約 但目前看來(lái)水資源制約 已經(jīng)成為制約本地區(qū) 作物種植結(jié)構(gòu)的主要因素 寧夏地區(qū)正在努力發(fā)展節(jié)水灌溉 的經(jīng)濟(jì) 社會(huì)與生態(tài)效益的目標(biāo) 參 考 文 獻(xiàn) 吳炳方 全國(guó)農(nóng)情監(jiān)測(cè)與估產(chǎn)的運(yùn)行化遙感方法 楊邦杰 裴志遠(yuǎn) 農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)的定義與遙感監(jiān)測(cè) 程一松 胡春勝 高光譜遙感在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用 地理學(xué)報(bào) 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 中國(guó)