[发明专利]一种基于遥感的灌溉水有效利用系数测算方法

说明书

本发明公开了一种基于遥感的灌溉水有效利用系数测算方法，包括步骤：(1)获取含有可见光、热红外波段的遥感影像，并进行预处理；(2)获取气象数据、数字高程模型数据；(3)获取灌区每一次灌溉用水量数据；(4)灌区总蒸散发量计算；(5)获取土壤类型数据、土地利用数据、植被数据、降水量数据，通过水文模型计算灌区内的总地表径流量；(6)测算灌溉水有效利用系数。本发明弥补了目前首尾测算法对于农业计量率要求高，复杂灌区实际操作过程中典型田块选取困难，人工监测范围有限，以点带面现象突出，并且测量结果受监测人员水平影响较大等不足，具有大尺度、高效、精确的优点。

技术领域

本发明涉及农田水利研究领域，特别涉及一种基于遥感的灌溉水有效利用系数测算方法。

背景技术

灌区在灌水时，灌溉水除了一部分为被灌溉的农作物耗用外，还有一部分在输水、配水和灌水过程中损失掉，这部分水量成为非生产性水量损失。这些损失包括渗漏损失、蒸发损失、田面损失、泄水损失和跑水损失等。灌溉水有效利用系数是指灌溉时能够被农作物利用的净水量除以灌溉系统取用的灌溉总水量。灌溉水有效利用系数作为农业用水效率红线的主要指标，是最严格水资源管理考核的重要指标之一，对于节约用水具有重要意义。

目前灌溉水有效利用系数的测算主要采用的是首尾测算法(如图1)，该方法是指直接测量统计灌区从水源引入的毛灌溉用水总量，通过分析测算得到田间实际净灌溉用水总量，田间实际净灌溉用水总量与毛灌溉用水总量的比值即为灌溉水有效利用系数。但是这种方法对于灌区的计量要求较高。以中国为例，其农业用水计量率较低，整体不足55％，并且在其南方灌区具有地形复杂、灌溉图斑破碎、种植结构复杂、退排水很难监测等特征，导致该方法在实际操作过程中，存在典型田块选取困难、监测范围小、以点带面精度低、监测结果很难验证等不足，在考核期内较难及时对灌溉水有效利用系数进行准确确定，导致考核缺乏行之有效的抓手。

因此，研究一种大尺度、高效、精确的灌溉水有效利用系数测算方法具有很重要的研究意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于遥感的灌溉水有效利用系数测算方法，该方法弥补了目前首尾测算法对于农业计量率要求高，对复杂灌区实际操作过程中典型田块选取困难，人工监测范围有限，以点带面现象突出，并且测量结果受监测人员水平影响较大等不足。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种基于遥感的灌溉水有效利用系数测算方法，包括步骤：

(1)获取含有可见光、热红外波段的遥感影像，并进行预处理；

(2)获取气象数据、数字高程模型数据；

(3)获取灌区每一次灌溉用水量数据；

(4)灌区总蒸散发量(ET，Evapo-Transpiration)计算；

(5)获取土壤类型数据、土地利用数据、植被数据、降水量数据，通过水文模型计算灌区内的总地表径流量(R，Runoff)；

(6)测算灌溉水有效利用系数，公式是：

其中，IW为灌溉水有效利用系数；ET为灌区内的总蒸散发量；R为灌区内的总地表径流量；w为灌区的总引水量。

优选地，所述步骤(1)中含有可见光、热红外波段的遥感影像可以采用MODIS卫星影像，或者Landsat系列卫星影像。

优选地，所述步骤(1)中对遥感影像进行预处理，步骤是：根据卫星影像公布的定标参数，对遥感影像进行辐射定标、大气校正。

优选地，所述步骤(2)中获取的气象数据包括降水、大气气温、风速和大气湿度。

优选地，所述步骤(4)灌区总蒸散发量的计算方法是基于SEBAL模型的能量平衡算法。