【摘 要】
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随着人口的不断增加,世界上可利用的水资源一直在不断地减少,粮食安全和水资源的利用问题成为现在人类必须面临和解决的关键性问题。运城市是山西省重要的冬小麦生产基地,从2019年山西省统计年鉴中可以看出2018年运城市冬小麦的种植面积和产量在不断的减少,同时,运城市水资源匮乏,地下水超采严重,所以,运城市如何在有限的水资源下,产出更多的冬小麦以及在保障冬小麦产量的情况下,使水资源的利用效率更高,成为运城
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随着人口的不断增加,世界上可利用的水资源一直在不断地减少,粮食安全和水资源的利用问题成为现在人类必须面临和解决的关键性问题。运城市是山西省重要的冬小麦生产基地,从2019年山西省统计年鉴中可以看出2018年运城市冬小麦的种植面积和产量在不断的减少,同时,运城市水资源匮乏,地下水超采严重,所以,运城市如何在有限的水资源下,产出更多的冬小麦以及在保障冬小麦产量的情况下,使水资源的利用效率更高,成为运城市必须考虑的问题。本研究以运城市2017-2018年Landsat8遥感影像作为数据源,借助运城市冬小麦的统计数据,使用监督分类的方法对运城市冬小麦的种植信息进行提取,进而使用决策树的分类方法将运城市冬小麦分为两类。基于遥感影像的NDVI数据和冬小麦产量数据建立多元线性回归模型,估算运城市旱地冬小麦和水浇地冬小麦基于像元的产量。基于SEBAL模型,结合气象数据、统计数据反演运城市8个时相的日蒸散量,并使用日蒸散发插值法得到冬小麦整个生长周期的蒸散量。在冬小麦产量数据和蒸散量数据的基础上,使用作物水分生产力公式,估算运城市冬小麦的水分生产力。(1)使用监督分类的方法对运城市的冬小麦种植信息进行提取。使用监督分类中的最大似然法对运城市8个时相的遥感影像进行分类,确定2018年4月29日是提取运城市冬小麦的最佳时相,分类后得到运城市及各县冬小麦的提取精度良好,运城市冬小麦的提取精度为96.26%,最后使用决策树的分类方法将运城市冬小麦分为水浇地冬小麦和旱地冬小麦。(2)估算运城市冬小麦的产量。利用Landsat8遥感影像所提取的NDVI数据和冬小麦产量统计数据建立多元线性回归模型,确定2-3月,3-4月,4-5月的NDVI对冬小麦产量的影响最大,得到NDVI和产量基于栅格的回归方程。根据两个回归方程,得到运城市及各县的冬小麦产量栅格图,结果表明,运城市水浇地冬小麦的产量在101.221-578.247kg/亩之间,平均值为402.80kg/亩;运城市旱地冬小麦的产量在57.684-303.177kg/亩之间,平均值为204.53kg/亩。(3)反演运城市的日蒸散量。基于SEBAL模型,使用Landsat8遥感影像对运城市2018年4月29日的日蒸散量进行反演,结果表明,运城市2018年4月29日的日蒸散量在0.002-8.675mm之间,平均值为4.882mm,使用FAO Penman-Monteith公式对其进行对比验证,误差均在合理的范围内。(4)估算运城市冬小麦水分生产力。在运城市冬小麦产量数据和蒸散量数据的基础上,使用作物水分生产力公式对运城市旱地冬小麦和水浇地冬小麦的水分生产力进行估算,得到水浇地冬小麦的水分生产力在0.1959-3.079kg/m~3之间,均值为1.11kg/m~3;旱地冬小麦水分生产力在0.139-1.337kg/m~3之间,均值为0.54kg/m~3,从而可以得到运城市各县市水旱地冬小麦的水分生产力。根据估算结果可知,运城市冬小麦整体的水分生产力比较小。
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