灌区作物种植结构遥感监测及其应用_图文

1、 基金项目 作者简介 宁夏青铜峡人博士生工程师 灌区作物种植结构遥感监测及其应用徐阮本清黄诗峰 鲍子云中国水利水电科学研究院遥感技术开发研究中心北京宁夏水利科学研究所宁夏银川摘要 利用卫星图像对青铜峡灌区进行了年作物种植结构遥感监测获得了各类主栽作物的种植面积及其空 在此基础上结合历年的统计数据分析了青铜峡灌区近年作物种植结构变化特征及灌区水资源供给状况认为水资源是决定灌区作物种植结构的制约性因素作物种植结构调整应成为灌区主要农业节水手段之一 关键词遥感监测青铜峡灌区水资源作物种植结构 研究区概况南北长灌区以青铜峡水库为界分为两部分灌区现有灌溉面积占全区迫切需要对中上游典型灌区进行水资源平衡作

2、物种植结构遥感监测方法较大遥感是大面积快速获得田间数据的重要工具特目前对地观测技术 或航片光谱分辨率为 的高光谱遥感数据源能更精确地区分作物类型 作物在拔节期至乳熟生物量增加即选择主遥感监测作物种植结构时 基本思路是参照研究区主要作物种类各自的生长发育时间表确确定它们在影像上区别最明显的阶段 基本思路是从分析地物类型在各波段及其先将图像上的主要地物类别划分将容易提取的地物先掩模以消除影响待剩下特征相似不宜单独提取的几类作物后依据特征参最后逐层叠加分层提取的地物构成最终结果青铜峡灌区年作物种植结构遥感监测 遥感图像处理与分析本文所采用的遥感数据情况中巴资源卫星 年月月月日及月其为我国第一代传输型

3、地球资源卫星星上种 红外光谱范围内有个波段和 包参数 总结了本次研究每 第期 个时相上小麦反映最明显第期 期 期 表成像时的青铜峡灌区主要作物生长特征影像获取时间主栽作物所处物候期小麦玉米水稻作物生长特征及其在影像上的反应小麦玉米水稻第期分蘖拨节播种还未种植生长较旺盛覆盖度较高没有反应没有反应第期抽穗乳熟幼苗期返青分蘖生长旺盛反应不明显生长初期覆盖度不高田间有积水第期已经收割灌浆抽穗灌浆没有反应生长旺盛覆盖度高反映明显 主栽作物信息提取 图为提取各类主栽作物的流 程图并在图 单种小麦从第 图单种玉米第期时玉米处于出苗阶段在影像上几乎呈空地状态而到第期时 水稻第期初步判断为水稻且第 至第小麦套玉

4、米根据第期上提出的小麦除去单 图多期影像提取作物流程监测结果青铜峡灌区年作物种植分布遥感监测结果见图 表青铜峡灌区 类别银川市永宁县贺兰县灵武市石嘴山平罗县陶乐县吴忠市青铜峡小计水稻小麦玉米麦套玉米其它作物 监测结果分析由于缺乏该灌区年作物种植实地调查数据所以采用年统计年鉴上的 另外由于统计数据中没有分单种 所以监测结果中的这因为这套 表为年统计年鉴中的分县统计数据与 灌区多期影像上的作物表分县遥感监测结果与统计数据比较 总作物播种面积稻玉米统计遥感监测统计遥感监测统计遥感监测 永宁县贺兰县灵武市石嘴山市平罗县利通区青铜峡市 从表中发现银川市的作物种植总面积遥感监测比 统计的大很多遥感监测到的

5、 为灌溉局提供的 银川地区监测水稻比例比统计值低的较明显而种植面积吴忠市监测范围不完整水稻种植总面表分区统计与遥感监测数据比较统计遥感监测 面积面积银川市石嘴山市吴忠市 从监测结果可以看到与往年水稻种植分布比在年却增加很多从图中 很明显的发现因为这次监测采用了多时相较高分辨率的遥感影像且水稻特征比较突出应该说水稻的提取精长势相差很大尤其是北部由于严重的盐渍化这样分类提容易产生误差如果分区分指标提取但总 灌区作物种植结构调整及水资源制约分析 水稻种植面积变化大主 栽作物在年代的种植比例大概分别是水稻是灌区内耗水量 上个世纪年代初灌区水稻面积总共只有 多万万 图年前后作物总种植面积由增加变为 水稻

6、种植比例一直维持在 青铜峡灌区近年来作物种植及水稻种植面积青铜峡灌区多年引水排水耗水量及引排比灌区农业耗水变化黄河流域水资源短缺问题的严峻性促使黄委会在年开始实行流域水资 图为 ?年是灌区引水量高峰高达 亿 的影响 亿 之多 这之前 引水量一直高速增加 年是个明显的转折点 灌区引水量显著下降 亿 受 从 年之间 灌区种植面积不断增加 引水量也稳中有增 从 年黄河统一配水 年比较特殊 降至 年开始灌区引水量开始明显减少 直至目前 一直呈下降趋势 尤其 作物结构调整与水资源的制约关系 由于干旱的气候因素决定了该灌区作物需水量偏高 该灌区 地面灌溉方式下 大作物的灌溉定额分别为水稻约 麦玉米套种 按

7、照 对应的 ? ? 小麦 ? 玉米 ? 小 水稻是耗水最高的作物 其种植规模对灌区农业用水势必会产生很大的影响 从图 水稻种植面积的变化及图 耗水量的变化可以看出 它们的递减趋势是 年之前水稻在灌区的种植发展趋势 之后应该继续保持增长趋势 而事实上却相反 这与水资 年的情况尤其突出 引水量的突然大幅度下降直接导致水稻种植面积也陡然压缩到近几 源短缺是紧密相关的 十年来的最低水平 并且部分水稻由于灌水不足而导致减产甚至绝产 与此对应 耗水量相对低的旱作 物如玉米及果林等的种植规模扩大 可见 水资源已经成为灌区作物种植结构的主要制约性因素 结构 调整暂时成为主要农业节水手段之一 灌区种植结构的多因

8、素制约 在水资源短缺的情况下 青铜峡灌区将作物种植结构调整作为最直 接的应对措施 减少水稻种植面积首当其冲 这些年来 关于宁夏种植水稻的问题一直存在很大争议 持 反对水稻种植 观点的主要原因就是缺水地区却大量耗水 是对水资源的严重浪费 长期的大引大排 还造成土壤盐渍化 持 应该种植水稻 观点的原因是该区光照充足 土质肥沃 灌溉便利 水稻高产优 质 水稻田是一种人工湿地 对维持西部生态系统 构成塞上江南的独特景观具有十分重要的作用 对 保障绿洲生态系统的稳定和平衡具有重要意义 稻旱轮作已经成为宁夏农业稳产高产的成功模式 一 而且在 旦大量减少水稻种植 该区的生态耗水将得不到保证 灌区本来就脆弱的

9、生态环境将严重恶化 荒 宁夏农业的可持续发展 少不了水稻 银川以北的一些地势低洼地区 只能种植水稻 小麦 玉米等在那些盐碱地上很难成活 否则就只能撂 综合以上的观点认为 青铜峡灌区的作物种植结构正在受到 多因素共同制约 包括 水资源因素 生态因素及市场与区域发展因素 讨论 遥感监测作物种植结构在作物灌溉方面的作用与意义主要体现在 个方面 在各种作物详细的 空间分布的基础上 可以细化水量平衡计算单元 结合当地的作物灌溉制度精确计算作物灌溉水量 能精确获得灌区作物种植结构的年间调整情况 分析灌区水资源供给能在多大程度上满足作物的灌溉 需求 分析灌区作物种植结构的合理性 通过对青铜峡灌区多年作物种植

10、结构及水资源供给的分析可 灌区 以看到 灌区作物种植面积增加 水稻的种植规模保持稳定 引水量增加 而扣去排水量 实际耗水量却 稳中有降 这是灌区大力发展节水灌溉的措施带来的结果 也是水资源紧缺压力带来的正面效益 水资源短缺问题日益突出 通过扩大灌溉面积 过量开发利用水资源来增加粮食生产效益的难度越来越 大 青铜峡灌区的作物种植结构虽然是多因素共同制约 但目前看来水资源制约 已经成为制约本地区 作物种植结构的主要因素 宁夏地区正在努力发展节水灌溉 的经济 社会与生态效益的目标 参 考 文 献 吴炳方 全国农情监测与估产的运行化遥感方法 杨邦杰 裴志远 农作物长势的定义与遥感监测 程一松 胡春胜 高光谱遥感在精准农业中的应用 地理学报 农业工程学报 农业工程学报 中国