基于时序Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－２ 影像的引黄灌区作物结构提取和供需水分析

摘 要：在黄河流域用水指标严格控制的背景下，以山东省东营市垦利区引黄灌区为例，利用２０２２ 年时序Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－２ 遥感影像构建作物生育期的ＮＤＶＩ 时间序列，采用决策树分类方法提取灌区作物种植结构，基于垦利站气象资料和Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ 公式，分析了１９７３—２０２２ 年各作物的需水特性，利用遥感影像解译的各作物种植面积，计算了２０２２ 年灌区作物在不同降水保证率（５％、２５％、５０％、７５％、９５％）条件下的灌溉总需水量，结合２０２３ 年分配给灌区作物的灌溉水指标探究了灌溉水资源供需之间的平衡。结果表明：基于ＮＤＶＩ 时间序列构建决策树分类方法可有效提取作物的种植结构，总体分类精度为８５．０７％，Ｋａｐｐａ 系数为０．８１９，能够满足作物灌溉需水量的研究。作物净灌溉需水量年际波动较大，水稻和冬小麦补充灌溉水量在所有作物中位列前两位，均值分别为９１３ｍｍ 和４１０ ｍｍ；处于雨季生长的夏玉米、夏大豆补充灌溉水量较小且灌溉需求均值较小。研究区２０２３ 年分配的灌溉水指标在降水保证率为５０％时研究区灌溉水亏缺量为２３５．５ 万ｍ３，在降水保证率为７５％和９５％时灌溉水亏缺量分别为１ ７５４．５ 万ｍ３ 和２ ２６１．５万ｍ３。

关键词：Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－２ 影像；种植结构；需水特性；灌溉水供需；引黄灌区

中图分类号：Ｓ１２７；Ｓ２７４ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０７．０２２

引用格式：孙斌，毕春宁，薛建春，等．基于时序Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－２ 影像的引黄灌区作物结构提取和供需水分析［Ｊ］．人民黄河，２０２４，４６（７）：１３１－１３７．

０ 引言

引黄灌区作为我国重要的粮食基地，是农业用水矛盾最为突出的地带［１］ 。２０１９ 年９ 月，习近平在郑州召开的黄河流域生态保护和高质量座谈会提出要坚持以水定城、以水定地、以水定人、以水定产，把水资源作为最大的刚性约束，合理规划人口、城市和产业发展，坚决抑制不合理用水需求，大力发展节水产业和技术，大力推进农业节水，实施全社会节水行动，推动用水方式由粗放向节约集约转变［２］ 。我国治水理念从早期的“以需定供”逐步变革为“以供定需”［３］ ，通过水资源刚性约束抑制不合理用水现象，提高水资源的利用效率和产出效果［４］ 。农业用水作为灌区最大的用水主体，有９０％以上服务于农业灌溉，在此形势下探索灌区灌溉需水量和灌溉指标之间的平衡对于引黄灌区农业可持续发展意义重大。