确定农业地下水开采量的遥感和gis 方法

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1、592010年1-2期确定农业地下水开采量的遥感和GIS方法确定农业地下水开采量的遥感和GIS方法*SantiagoCastaño等（RemoteSensingandGISGroup,InstituteforRegionalDevelopment（IRD）,UniversityofCastilla-LaMancha（UCLM）,CampusUniversitario,s/n.,02071,Albacete,Spain）翻译：张晓娟；校对：孙建平【摘要】计算地下水开采量是评价水均衡所面临的难点与不确定性因素之一。农业灌溉对地下水的大量开采使得对含水层地下水进行量化难以实施（

2、即流量计及能量消耗数据）。本文提出一种通过对多时相和多光谱卫星影像进行分析，从而确定用于灌溉开采地下水水量的定量方法。该方法首先对农作物进行高精度分类并将这些数据录入地理信息系统，利用该系统对各种作物灌溉需求做出正确评价，并按照该地区的农业实践对其校正。结果表明了农业灌溉所使用与提取的地下水量在时空上的分配。该方法已经成功应用于Mancha东方水文系统（西班牙，7260km2）,在该地区超过90%的农业用水消耗的是水文资源。在该案例中成果精度高于95%，而其成本仅为传统方法的六分之一。【关键字】遥感地理信息系统水文地质地下水开采592010年1-2期确定农业地下水开采量的

3、遥感和GIS方法1引言*MethodologyforQuantifyingGroundwaterAbstractionsforAgricultureviaRemoteSensingandGISWaterResourManageDOI10.1007/s11269-009-9473-7在最近的四十年里，在干旱和半干旱地区，充分利用地下水进行农业灌溉在很大程度上成为制约当地社会经济发展的主要因素。然而，由于管理、监测不到位及对开采量的不确定性导致可利用地下水资源及地表水生态系统的质量及数量都产生负面影响。西班牙环境部门公布的数据（MIMAM2000）表明，79%（24,094M

4、m3）的水用于西班牙的农业用水，15%（4,667Mm3）的水用于城镇用水，6%（1,647Mm3）的水用于工业用水。在西班牙分水岭东南部，上述79%的农业用水中有90–95%来自地下水开采。遥感技术的不断改进提供了一个监测当前社会经济影响环境过程的理想工具。更具体的说，随着多光谱卫星传感器技术的发展,可以利用不同的生物物理变量从时间和空间上监测植被覆盖状况。此外，对生物物理变量的研究数据还可用来获取植被指数，从而可以评估土壤水分蒸发蒸腾损失总量，由此计算作物需水量。然而，尽管农业用水依赖于地下水，现今在对大范围内地下水开采量进行精确定量方面，却没有精确的方法能满足高精度

5、和低成本的需求。这是由于农业灌溉的结构及其历史原因导致的：分散的自然田产及利用，分配网络的不合理等。相比之下，城市和工业用水则被很好的管理及量化，虽然其只占地下水开采量的5-10%。因此，拟定关于水均衡的水管理计划或者像WFD建议的那样，围绕最具不确定性的农业用地下水进行地下水开采量的量化研究。该研究提出了半干旱地区用于农业地下水开采量的遥感和地理信息系统评价方法。该方法已经用于Spain东南的MOS地区。2测量农业地下水开采量：背景近年来，592010年1-2期确定农业地下水开采量的遥感和GIS方法已知有许多计算地下水开采量的方法，将它们分为直接方法和间接方法。直接方法

6、是基于原位测量获取地下水开采量值。原位测量包括在开采井进行水位测量并测量开采系统消耗能量。然而，当这些方法用于比较大的区域时，其测量成本非常高，使得该研究难以维持。西班牙含水层地区，面积为13,000km2，要在该区域的14,000多个水井建立水流测量系统预计会花费100Mε/每口井，而维持和管理的花费会达到6.5Mε每年。计算抽水井消耗能量也需要一个非常高的原始投入，据Rubio计算约为300ε/每口井。在整个UpperGuadianaBasin地区每年的耗费会达到4.2Mε。利用该方法的案例可见Maupin，他描述了在Idaho（USA）地区利用电能数据计算抽取农业灌

7、溉用水量的方法。还可见Ahmad等，他分析了抽水井每日使用率，即在Pakistan不同地区每口井每天工作的小时数。即使在最理想条件下，直接方法也会有5-10%的数据误差。这个高误差导致的可能原因为：（a）人为过失，（b）测量装置的机器故障，（c）水流计故障，（d）井输出量变更等。理想条件就是开采地下水的过程要100%都受控（在大区域范围内很难实现），这些方法在实践过程中误差往往很高。间接方法，试图围绕地下水开采监测问题入手，通过利用一些低成本数据取代直接方法用到的数据来减少成本。在传统上，该方法通过农业统计数据及水均衡数据推测