[發(fā)明專利]一種農(nóng)田尺度作物水分利用效率遙感評價方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110265371.2
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113034302B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付俊娥;龐治國;呂娟;江威;路京選;楊昆;李琳;李小濤;曲偉;宋文龍;馮天時;覃湘棟
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06Q50/02
• 分類號: G06Q50/02;G06Q10/06
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發(fā)明公開了一種農(nóng)田尺度作物水分利用效率遙感評價方法，以遙感反演的作物全生育期蒸散量ET和全生育期總初級生產(chǎn)力GPP為基礎(chǔ)，結(jié)合有效降雨數(shù)據(jù)，以作物水分生產(chǎn)率WP為主要控制指標，通過建立作物耗水量?作物總初級生產(chǎn)力模型和作物耗水量?水分生產(chǎn)率模型確定了作物全生育期的適宜耗水區(qū)間，最終建立了一種農(nóng)田尺度作物水分利用效率遙感評價方法。本發(fā)明有效彌補了田間試驗研究結(jié)果區(qū)域化應用的不足，實現(xiàn)了從空間上對農(nóng)田尺度用水效果的客觀評價。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于定量遙感應用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種農(nóng)田尺度作物水分利用效率遙感評價方法的設(shè)計。

背景技術(shù)

農(nóng)業(yè)屬于第一產(chǎn)業(yè)，是提供支撐國民經(jīng)濟建設(shè)與發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，灌溉是補充作物所需水分的技術(shù)措施，保證了作物正常生長，以實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。客觀評價農(nóng)田作物水分利用效率關(guān)系到農(nóng)業(yè)技術(shù)和節(jié)水灌溉措施的重新定位、生態(tài)環(huán)境的保護和實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。傳統(tǒng)的評價方法主要根據(jù)典型區(qū)域的監(jiān)測來實現(xiàn)，存在著無法做到宏觀、大面積的評價等局限。遙感技術(shù)的發(fā)展為區(qū)域尺度蒸散發(fā)計算、作物分布信息識別及生產(chǎn)力估算提供了一條有效途徑，為基于遙感信息的農(nóng)田尺度作物水分利用效率定量評價奠定了基礎(chǔ)。

水分生產(chǎn)率將水分與作物產(chǎn)量直接聯(lián)系起來，綜合評價水的利用效率，它是衡量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和農(nóng)業(yè)用水科學性與合理性的綜合指標，也是節(jié)水灌溉與高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要指標之一，反映了水量的投入產(chǎn)出效率。以作物總初級生產(chǎn)力指標來代替作物產(chǎn)量，結(jié)合作物耗水量，計算得出單位作物總初級生產(chǎn)力的水分利用效率，可用來評價作物的水分利用效率。

遙感技術(shù)監(jiān)測蒸散發(fā)、總初級生產(chǎn)力等地表要素信息的不斷成熟，使得從農(nóng)田空間尺度上研究區(qū)域作物耗水規(guī)律、作物總初級生產(chǎn)力與作物耗水的關(guān)系成為可能。因此，基于遙感監(jiān)測農(nóng)田作物土壤蒸發(fā)和植物蒸騰的總耗水量，也稱蒸散量(Evapotranspitation，ET)和作物總初級生產(chǎn)力(global primary productivity，GPP)，結(jié)合區(qū)域農(nóng)田尺度的作物耗水規(guī)律變化，研究區(qū)域內(nèi)作物耗水量與作物總初級生產(chǎn)力、作物耗水量與作物水分生產(chǎn)率的關(guān)系，建立基于遙感的作物耗水量-作物總初級生產(chǎn)力模型和作物耗水量-水分生產(chǎn)率模型，開展農(nóng)田尺度作物水分利用效率遙感評價，能夠為構(gòu)建高效節(jié)水灌溉技術(shù)模式成為可能，為灌溉用水的精確規(guī)劃與管理提供重要理論依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中田間試驗研究結(jié)果區(qū)域化應用不足的問題，提出了一種農(nóng)田尺度作物水分利用效率遙感評價方法，實現(xiàn)從空間上對農(nóng)田尺度用水效果的客觀評價。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種農(nóng)田尺度作物水分利用效率遙感評價方法，包括以下步驟：

S1、獲取研究區(qū)作物全生育期蒸散量ET和全生育期總初級生產(chǎn)力GPP。

S2、根據(jù)ET和GPP計算得到作物水分生產(chǎn)率WP。

S3、對WP與ET的關(guān)系進行分析，得到作物水分生產(chǎn)率最大時的作物全生育期耗水量ET_min，對GPP與ET的關(guān)系進行分析，得到作物總初級生產(chǎn)力最大時的作物全生育期耗水量ET_max，確定ET_min～ET_max區(qū)間為作物的適宜耗水區(qū)間。

S4、根據(jù)ET與ET_min以及ET_max的關(guān)系對作物分布區(qū)進行區(qū)間劃分，得到研究區(qū)作物評價分類結(jié)果。

進一步地，步驟S1包括以下分步驟：

S11、獲取研究區(qū)作物空間分布柵格數(shù)據(jù)，確定作物生育期。

S12、下載作物生育期時段內(nèi)的MODIS MOD16A2HGF蒸散量ET產(chǎn)品和MOD17A2HGF總初級生產(chǎn)力GPP產(chǎn)品，并根據(jù)產(chǎn)品導出的質(zhì)量標識層，在標識有云或質(zhì)量不佳的區(qū)域范圍內(nèi)選擇3年內(nèi)相同時段的同類產(chǎn)品進行最大值合成法處理，得到處理后的作物生育期內(nèi)的ET和GPP空間分布數(shù)據(jù)。