文章题目：Mapping irrigation regimes in Chinese paddy lands through multi-source data assimilation
发表期刊：《Agricultural Water Management》
影响因子：5.9
通讯作者：陶福禄 研究员
在线日期：2024-09-30
节水灌溉 (WI) 是一种重要的农业管理方式，其优点是节约灌溉用水、减少能源消耗并抑制稻田甲烷排放。将 WI 实践与传统漫灌 (FI) 区分开来是检测水稻灌溉状况的关键部分，这对于估算与农业相关的温室气体总排放量具有重要意义。在本研究中，作者开发了一种自动方法来绘制中国稻田灌溉制度图。首先，使用与灌溉设施或植被覆盖相关的七个变量作为代理来生成代表性的 WI 和 FI 样本。此外，作者从 MODIS 和 Sentinel-1 数据中合成了 123 个光学波段和合成孔径雷达特征。然后，作者使用这些样本为每个省训练了一个随机森林模型。最后，作者应用训练后的模型生成 500 米分辨率的 WI/FI 实践地图。将生成的地图与人口普查数据进行比较，表明对城市或省级 WI 面积的估计非常准确，R2 高于 0.92。通过地面实况样本验证，分类的总体准确率约为 0.73。此外，作者还进行了数据质量分析，并确认分类结果在中国主要水稻产区是可靠的。随着碳中和目标的推进和对清洁管理实践的需求不断增加，作者开发并展示了一种先进的方法来生成近乎实时的灌溉制度地图，并为农业减排和灌溉管理决策提供关键的数据支持。
图1. 稻田分布及地面观测值。
图2. 灌溉制度绘图流程图。
图 3. 不同波段组的特征重要性：（a）全国，（b）中国东北，（c）华北，（d）中国西北，（e）中国西南，（f）中国中南，（g）华东。
图4.像素级 WI 频率，估计为每个像素被归类为 WI 的次数除以该像素的总次数。
图 5. 省级（a）和市级（b）结果地图估计的 WI 面积与人口普查数据的实际 WI 面积的比较。
图6.辽宁省、黑龙江省和中国中部地区的分类图和地面真实样本的区域视图。
图7.第1次观测（P1）至第23次观测（P23）的有效观测次数及数据质量。
图8.阈值变化-1%、0 和 +1% 下 7 到 5 个候选样本的数量：(a) 全国，(b) 中国东北，(c) 中国华北，(d) 中国西北部，(e) 中国西南部，(f) 中国中南地区，和 (g) 中国东部。
