基于時序Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－２ 影像的引黃灌區作物結構提取和供需水分析

摘 要：在黃河流域用水指標嚴格控制的背景下，以山東省東營市墾利區引黃灌區為例，利用２０２２ 年時序Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－２ 遙感影像構建作物生育期的ＮＤＶＩ 時間序列，采用決策樹分類方法提取灌區作物種植結構，基于墾利站氣象資料和Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ 公式，分析了１９７３—２０２２ 年各作物的需水特性，利用遙感影像解譯的各作物種植面積，計算了２０２２ 年灌區作物在不同降水保證率（５％、２５％、５０％、７５％、９５％）條件下的灌溉總需水量，結合２０２３ 年分配給灌區作物的灌溉水指標探究了灌溉水資源供需之間的平衡。結果表明：基于ＮＤＶＩ 時間序列構建決策樹分類方法可有效提取作物的種植結構，總體分類精度為８５．０７％，Ｋａｐｐａ 系數為０．８１９，能夠滿足作物灌溉需水量的研究。作物凈灌溉需水量年際波動較大，水稻和冬小麥補充灌溉水量在所有作物中位列前兩位，均值分別為９１３ｍｍ 和４１０ ｍｍ；處于雨季生長的夏玉米、夏大豆補充灌溉水量較小且灌溉需求均值較小。研究區２０２３ 年分配的灌溉水指標在降水保證率為５０％時研究區灌溉水虧缺量為２３５．５ 萬ｍ３，在降水保證率為７５％和９５％時灌溉水虧缺量分別為１ ７５４．５ 萬ｍ３ 和２ ２６１．５萬ｍ３。

關鍵詞：Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－２ 影像；種植結構；需水特性；灌溉水供需；引黃灌區

中圖分類號：Ｓ１２７；Ｓ２７４ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０７．０２２

引用格式：孫斌，畢春寧，薛建春，等．基于時序Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－２ 影像的引黃灌區作物結構提取和供需水分析［Ｊ］．人民黃河，２０２４，４６（７）：１３１－１３７．

０ 引言

引黃灌區作為我國重要的糧食基地，是農業用水矛盾最為突出的地帶［１］ 。２０１９ 年９ 月，習近平在鄭州召開的黃河流域生態保護和高質量座談會提出要堅持以水定城、以水定地、以水定人、以水定產，把水資源作為最大的剛性約束，合理規劃人口、城市和產業發展，堅決抑制不合理用水需求，大力發展節水產業和技術，大力推進農業節水，實施全社會節水行動，推動用水方式由粗放向節約集約轉變［２］ 。我國治水理念從早期的“以需定供”逐步變革為“以供定需”［３］ ，通過水資源剛性約束抑制不合理用水現象，提高水資源的利用效率和產出效果［４］ 。農業用水作為灌區最大的用水主體，有９０％以上服務于農業灌溉，在此形勢下探索灌區灌溉需水量和灌溉指標之間的平衡對于引黃灌區農業可持續發展意義重大。