農業(yè)用水效率遙感評價方法

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與意義 1
1.2 農業(yè)用水效率遙感評價研究進展 2
1.2.1 農業(yè)用水效率的概念 2
1.2.2 作物耗水（蒸散發(fā)）估算方法 3
1.2.3 瞬時蒸散發(fā)的升尺度方法 6
1.2.4 基于遙感蒸散發(fā)的灌溉用水效率評價方法 8
1.2.5 作物種植分布遙感識別 9
1.2.6 作物遙感估產 13
1.2.7 作物水分生產率及種植適宜度評價 15
1.2.8 作物種植結構優(yōu)化 16
1.3 研究內容及技術路線 17
1.3.1 數(shù)據(jù)收集 18
1.3.2 模型開發(fā) 19
1.3.3 規(guī)律分析 19
1.3.4 農業(yè)用水效率評價 20
1.3.5 作物種植結構空間優(yōu)化 20
第2章 混合雙源梯形遙感蒸散發(fā)模型及其驗證 21
2.1 概述 21
2.2 模型建立 23
2.2.1 混合雙源模式 23
2.2.2 植被指數(shù)-地表溫度梯形特征空間 25
2.2.3 瞬時蒸散發(fā)的日內升尺度轉換 27
2.3 模型驗證Ⅰ——雨養(yǎng)農業(yè)區(qū) 28
2.3.1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù) 28
2.3.2 通量觀測站模擬結果驗證 29
2.3.3 區(qū)域模擬結果 32
2.3.4 模型比較 33
2.3.5 模型敏感性分析 35
2.4 模型驗證Ⅱ——灌溉農田 37
2.4.1 研究站點與數(shù)據(jù) 37
2.4.2 站點模擬結果驗證 38
2.4.3 土壤蒸發(fā)與植被蒸騰過程 40
2.4.4 模型比較 42
2.5 模型驗證Ⅲ——灌木林 43
2.5.1 研究站點與數(shù)據(jù) 43
2.5.2 模擬結果 44
2.6 小結 49
第3章 河套灌區(qū)蒸散發(fā)時空變化規(guī)律 51
3.1 概述 51
3.2 河套灌區(qū)簡介 51
3.3 蒸散發(fā)計算的數(shù)據(jù)及方法 54
3.3.1 TSEB 模型和HTEM 模型簡介 54
3.3.2 蒸散發(fā)量的升尺度轉換 56
3.3.3 數(shù)據(jù)來源及預處理 57
3.3.4 模型評價 58
3.4 河套灌區(qū)蒸散發(fā)計算結果及分析 59
3.4.1 TSEB 模型和HTEM 模型驗證 59
3.4.2 蒸散發(fā)及蒸發(fā)、蒸騰的空間分布 60
3.4.3 農田蒸散發(fā)分析 66
3.4.4 其他土地利用類型蒸散發(fā)分析 69
3.5 小結 71
第4章 河套灌區(qū)灌溉用水效率評價 72
4.1 概述 72
4.2 基于遙感蒸散發(fā)的灌區(qū)灌溉用水效率評價方法 73
4.2.1 灌溉地-非灌溉地水量平衡模型 73
4.2.2 灌溉水有效利用系數(shù)的確定方法 74
4.3 河套灌區(qū)灌溉用水效率評價結果 74
4.3.1 水量平衡方程各分量及灌溉水有效利用系數(shù)計算結果 74
4.3.2 灌溉水有效利用系數(shù)的經驗估算模型及其影響因素 77
4.4 小結 79
第5章 基于高分辨率遙感影像的主要作物識別方法及應用 80
5.1 概述 80
5.2 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源 80
5.2.1 研究區(qū)域 80
5.2.2 現(xiàn)場采樣和驗證數(shù)據(jù) 83
5.2.3 衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)預處理 84
5.2.4 其他輔助數(shù)據(jù) 85
5.3 基于植被指數(shù)與物候指數(shù)特征空間的作物分布識別模型 86
5.3.1 植被指數(shù)與物候指數(shù)特征值的提取 86
5.3.2 作物識別的特征橢圓模型 88
5.4 結果與討論 92
5.4.1 不同作物分類模型識別結果對比分析 92
5.4.2 *優(yōu)作物分類模型識別結果分析 93
5.4.3 灌區(qū)玉米和向日葵的時空分布 95
5.5 小結 96
第6章 基于隨機森林算法的主要作物估產模型及應用 98
6.1 概述 98
6.2 數(shù)據(jù)與方法 99
6.2.1 數(shù)據(jù)來源 99
6.2.2 數(shù)據(jù)處理及模型輸入的確定 100
6.2.3 隨機森林（RF）算法 102
6.2.4 模型率定及驗證 102
6.3 結果與討論 103
6.3.1 像元尺度的RF 估產模型率定 103
6.3.2 灌區(qū)及縣級尺度的RF 模型驗證 104
6.3.3 作物產量的時空分布 106
6.4 小結 109
第7章 像元尺度下灌區(qū)作物水分生產率及種植適宜度評價 110
7.1 概述 110
7.2 研究方法 111
7.2.1 基于NDVI 時間序列的作物生育期確定 111
7.2.2 作物水分生產率估算 113
7.2.3 作物種植適宜度指數(shù)構建及種植結構優(yōu)化 114
7.3 結果與討論 115
7.3.1 玉米和向日葵生育期估算值的驗證 115
7.3.2 模型估算蒸散發(fā)的驗證及主要作物生育期內耗水量分析 116
7.3.3 灌區(qū)玉米和向日葵水分生產率的空間分布 118
7.3.4 灌區(qū)玉米和向日葵的種植適宜度評價 121
7.3.5 基于作物種植適宜度的灌區(qū)玉米和向日葵種植分布優(yōu)化 125
7.4 小結 128
第8章 不同尺度下河套灌區(qū)主要作物種植分布優(yōu)化 130
8.1 概述 130
8.2 數(shù)據(jù)與方法 131
8.2.1 作物種植結構優(yōu)化模型的建立與求解 131
8.2.2 數(shù)據(jù)來源及處理 132
8.3 結果與討論 133
8.3.1 縣級尺度下玉米和向日葵種植結構優(yōu)化結果 133
8.3.2 3000m×3000m網(wǎng)格尺度下玉米和向日葵種植結構優(yōu)化結果 134
8.3.3 300m×300m網(wǎng)格尺度下玉米和向日葵種植結構優(yōu)化結果 139
8.3.4 作物種植結構優(yōu)化前后灌區(qū)經濟效益及作物耗水量的比較 145
8.4 小結 147
第9章 總結與展望 149
9.1 主要研究成果 149
9.1.1 混合雙源遙感蒸散發(fā)模型HTEM 149
9.1.2 河套灌區(qū)蒸散發(fā)時空變化規(guī)律 150
9.1.3 河套灌區(qū)灌溉用水效率評價 150
9.1.4 河套灌區(qū)主要作物分布遙感識別 151
9.1.5 河套灌區(qū)主要作物遙感估產 151
9.1.6 河套灌區(qū)主要作物水分生產率和種植適宜度評價 152
9.1.7 河套灌區(qū)主要作物種植結構空間優(yōu)化 153
9.2 研究中的不足與展望 153
參考文獻 155