好文推荐丨时序多源遥感融合数据的干旱区农田灌溉信息监测

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论文标题：

Detecting irrigation extent, frequency, and timing in a heterogeneous arid agricultural region using MODIS time series, Landsat imagery, and ancillary data

发表期刊：

Remote Sensing of Environment

论文全文链接:

https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.10.030

主题词

灌溉频率，灌溉时段，MODIS，Landsat，数据融合，干旱区，绿度指数

研究背景

农田灌溉面积、灌溉频率以及灌溉时段等信息的监测能够为干旱区农田蒸散发耗水时空特征分析以及水资源可持续利用研究提供重要的基础数据，并能够快速服务于干旱半干旱农业的水资源管理和土地资源配置。遥感是大面积监测灌溉信息的主要手段。当前已有很多关于利用遥感卫星数据对灌溉面积进行监测的研究，但是前人的研究基本局限在灌溉面积的提取上，对于灌溉频率和时段的监测尚未有文献报告。本章提出了一种监测干旱区农作物生长期灌溉面积、频率和时段的遥感方法。

研究方法

首先对MODIS时序数据和Landsat生长旺盛期数据进行融合，并在此基础上提取融合后的时间序列的绿度指数。其次通过分析绿度指数与供水事件的响应关系，建立供水事件和供水频率监测的阈值模型。然后结合降水数据，通过该阈值模型判断是否发生灌溉事件。最后，分别通过线性回归（LM）和高斯回归（GPR）对供水节点距离进行拟合，从而推测出可能的供水时期。以河西走廊干旱-半干旱农业区为例，本研究应用提出的方法对研究区进行了灌溉面积、灌溉频率以及灌溉时段的提取，并利用大满灌区和鼎新灌区2012年、2014年、2015年以及2016年实际灌溉数据进行了验证。

结果及主要结论

研究结果本研究提取的方法具有较好的鲁棒性，利用大满灌区2012年灌溉记录进行十次九折交叉验证得出供水事件的监测精度为87%。基于严格法和宽松法的供水频率精度分别为55%和94%。基于严格法和宽松法的GPR供水时段精度分别为59%和89%。基于严格法和宽松法的LM供水时段精度分别为47%和65%。利用鼎新2014年、大满2015和2016年灌溉进行额外验证得出供水频率的精度在67%以上。基于严格法和宽松法的GPR供水时段精度均达67%以上。基于严格法和宽松法的LM供水时段精度在33%-67%之间。通过分析灌溉信息的空间格局得出研究区绝大多数农田2012年经历了3至5次的供水。整个区域供水阶段次数的平均值为3.7次。基于GPR的供水时段整体异质性大，主要介于10-30天之间。而基于LM的供水时段长度分布均匀，而且要比GPR的供水时段长度短的多，主要介于1-5天之间。总体来说，本研究提出的方法能够比较好地监测出干旱区农业灌溉的大致时段和频率。

第一作者简介

陈耀亮（1990-），福建师范大学讲师，浙江大学博士，主要研究方向：地表生态环境遥感监测及模式模拟。目前已在环境遥感、农林气象等期刊上发表SCI文章5篇。

通讯作者简介

黄敬峰，浙江大学教授，博士生导师，现任浙江省农业遥感与信息技术重点研究实验室主任，主持和参加国家自然科学基金等科研课题六十余项。获国家科技进步二等奖2项，省部级科技进步二等奖8项等。已在权威学术刊物发表论文300余篇，其中被SCI和EI收录96篇。

团队简介

黄敬峰教授带领王福民副教授、成杰峰老师以及博士研究生和硕士研究生二十余人，主要研究领域包括植被高光谱遥感、灾害遥感、环境与资源遥感等。

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