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用水管理提供科学、客观依据。
遥感作为地面观测的重要手段，为区域实际灌溉面积的动态监测提供了重要的技术手段。现有
的基于卫星遥感的灌溉面积调查方法主要包括以下几类：（１）植被指数阈值法，基于归一化植被指
数或垂直植被指数方法使用阈值法进行 灌 溉探测 ［１１ － １２］ 。目 前大 部 分 的研 究 工 作主 要集 中在 可见光
和近红外谱段范围，由于光学遥感 指 数 对 土 壤 水 分 的 敏 感 性 较 差，此 类 方 法 的 不 确 定 性 较 大 ［１３］ 。
（ ２）遥感地表温度法，基于地表温度和下垫面土壤水分之间的关系来分析识别灌溉活动 ［１４ － １５］ 。但受
天气因素和目前热红外卫星遥感分辨率的限制，实现连续、动态监测灌溉时空分布的难度较大 ［１６］ 。
（ ３）结合遥感地表蒸散和土壤水分的大范围灌溉探测法，此类方法空间分辨率较粗，主要应用于大
范围的灌溉用水分析计算 ［１７ － １９］ 。区域实际灌溉面积的 动 态 监测 对 区 域水 资源 管理 等方 面的应用至
关重要。目前，传统的基于光学植被指数阈值法和遥感地表温度的灌溉面积提取方法对灌溉活动导
致的土壤和植被含水量的变化响应较差，提取的灌溉范围及面积存在较大的不确定性。此外，传统
的基于光学遥感的灌溉面积探测方法本质上依赖于土地利用分类，大部分的工作是在耕地提取的基
础上进行的简单分析和判别，并不能有效地揭示灌溉事件的时空格局，也难以对不同水源的灌溉区
域进行有效区分。
为此，本文开展基于雷达遥感信息的灌溉信号分析及次灌面积提取方法的研究，以期为农业用水
管理等方面应用提供科学、客观依据。本文首先使用水云模型结合实测土壤水分数据进行正向模拟，
以量化灌溉前后土壤水分变化导致 Ｃ波段雷达后向散射系数的变化特征。然后，提出一种基于时序差
值和局部阈值法的实际灌溉面积提取方法，使用高频的哨兵 １号雷达遥感观测数据开展华北平原灵寿
县磁右灌区灌溉面积的提取，并结合灌区实地调查资料对提取结果进行验证。

２ 研究区域及数据

２．１ 研究区概况 本文以河北省灵寿县磁右灌区南部为研究区。灵寿县磁右灌区位于太行山中部东
麓，南距省会石家庄市 ３０ｋｍ，东与正定、行唐县城毗邻。灌区范围内有耕地面积 ３３．１７万亩，占灵
寿县耕地面积的 ９２％，总播种面积 ５３．６８万亩，设计灌溉面积 ２６万亩，有效灌溉面积 ２５．６万亩。由
于灌区渠系及建筑物年久失修，近几年横山岭水库和燕川水库实灌面积在 ８万亩左右，另有机井灌溉
６万多亩，黄壁庄水库提水灌溉近万亩，其余均为旱作种植。本文选择其中的地形平坦区域为研究区
（图 １），以减轻地形因素对雷达信号的影响。灌区种植作物以小麦、玉米为主。

图 １ 研究区概况

磁右灌区属暖温带大陆性季风气候，四季 分 明，雨热 同季。多年 平 均 气温 １２．８℃，最低气温
－ ２４．２℃，最高气温 ４１．１℃。多年平均日照时数 ２６６１ｈ，多年平均无霜期 ２１２ｄ。多年平均降雨量为

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