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［7］
牛文臣等 提出根据区域水量平衡原理计算农业用水量的方法，将耕地和非耕地区域的蒸腾蒸发
消耗量作为农业用水量，在长时间尺度上回避区域内部地表水、土壤水和地下水等各部分水量相互
转化的复杂关系，通过区域水量平衡关系推求农业用水量，其中耕地区域的蒸腾蒸发量对应为灌溉
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水量。徐建新等 沿用了其对农业用水量的定义，采用水量平衡原理分析计算多个典型灌区的实际农
业用水量，并分析影响因素及其变化。这些早期的研究虽然从宏观尺度上给出了基于水量平衡的农
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业用水匡算方法，但存在定义不准确、没有解释天然蒸散发与灌溉蒸散发关系的问题。詹同涛等 基
于水量平衡原理提出长序列农田灌溉定额测算方法，给出了相对准确的田间水量平衡关系描述，但
计算需要用到农田区域精准的出入境水量和蓄变量数据，只有在试验农田区域才具备计算条件。可
见，水量平衡方法虽然在理论上可以推求农业灌溉水量，但在实际应用中，还需要解决水量平衡方
程构建与数据可获取性的匹配问题。
遥感技术是最为有效的对地观测技术和信息获取的手段之一 ［10］ 。随着各类高空间、时间、光谱
分辨率民用卫星的出现，定量遥感技术进一步发展，遥感与地理信息系统、全球导航技术及物联网
等技术不断融合，其在农业领域的应用广度和深度不断扩展 ［11］ 。遥感蒸散发、农作物长势、重力卫
星陆水储量等遥感数据产品不断丰富，有望填补水量平衡方程中大范围耗水、蓄水量变化的监测空
白，但由于各类产品存在概念不一致、通用性不强和精度不高等问题，在不断改进遥感产品精度的
前提下，还需要研究遥感数据与水量平衡要素在概念上的对应关系，尝试结合多种遥感产品，通过
相互校验和组合来支撑灌溉用水估算。
本文尝试通过两级水量平衡方程联合方法来控制多源数据的误差，找到相对合理的蓄变量、耗
水量等的数据组合，推求农业灌溉水量。首先在完整区域尺度构建水量平衡方程，利用多源数据推
算区域总耗水量，从中分离出与遥感蒸散发概念相对应的耗水量，以此为约束，遴选本区域适用的
遥感蒸散发产品；其次在农田区域构建田间水分补给与耗散的水量平衡方程，利用逐日降水和遥感
蒸散发数据分析农田降水耗水量与灌溉耗水量，进而估算出灌溉水量。最后以山东省济南市为例，
通过收集济南市 2012—2015 年的降水量、出入境水量、跨流域调水量、工业与生活耗水量、遥感蒸
散发量和储水变化量等数据，基于上述方法对济南市 2012—2015 年灌溉用水量的合理范围进行推算
和分析。

2 研究区及数据

2.1 研究区概况 本文以济南市为研究区（图 1），该市位于山东省中西部，范围为东经 116°11′—

117°44′、北纬 36°01′—37°32′，总面积 8151 km 。南依泰山，北跨黄河，分别与西南部的聊城、北部
2
的德州和滨州、东部的淄博、南部的泰安等交界。
研究区地处鲁中南低山丘陵与鲁西北冲积平原的交接带上，地势南高北低。区域内有三大水
系，即黄河、小清河以及徒骇河马颊河水系。黄河水系主要有玉符河、北大沙河、南大沙河、浪溪
河、玉带河等河流；小清河水系主要有巨野河、绣江河、漯河等河流；徒骇河马颊河水系主要有徒
骇河、德惠新河等河流。研究区地处华北中纬度地带，属暖温带半湿润大陆性季风气候区。其主要
气候特征是季风明显，四季分明，雨量集中。年平均降水量 648.0 mm，降水空间分布不均，总的分
布趋势是由东南往西北递减。夏季（6 月—8 月）降水量为 367 ~ 499 mm，集中了全年降水量的 60%以
上。
2.2 研究区数据收集 为计算研究区农业用水量，本文收集了研究区及周边 2012—2015 年 60 个水文
和气象雨量站逐日降水、跨流域调水量、非农业用水量与 18 个水文监测站点的行政区出入境水量等

地 面 观 测 统 计 数 据 ， 以 及 中 分 辨 率 成 像 光 谱 仪（moderate-resolution imaging spectroradiometer ， MO⁃
DIS）8 日遥感蒸散发产品 MOD16 和 16 日遥感 NDVI 产品 MOD13、全球陆面同化数据（GLDAS）逐月遥
感蒸散发产品 GLDAS-NOAH、重力卫星（Gravity Recovery and Climate Experiment ，GRACE）逐月陆地
水储量数据产品、中国科学院遥感与数字地球研究所提供的 2015 年土地利用数据。如表 1 所示：

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