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基于RS、GIS和AHP方法，评估Bangladesh中西南部地下水潜力（GWP）和农业适宜性（AP），生成高精度地图并验证，揭示GWP与AP空间重叠率51%，为区域水资源和农业规划提供依据。
阿奎布·贾耶德博士（Md. Aquib Jayed）| 贾希尔·乌丁博士（Md. Jahir Uddin）| 贾希杜尔·阿拉姆博士（Md. Jahidul Alam）
土木工程系，库尔纳工程技术大学，库尔纳 9203，孟加拉国
摘要
本研究利用遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和层次分析法（AHP）评估了孟加拉国中南部地区的地下水潜力（GWP）和农业潜力（AP）区域。通过八个专题图层生成了GWP和AP地图，随后使用100口井的观测地下水位（GWL）数据对GWP地图进行了验证，使用归一化植被指数（NDVI）对AP地图进行了验证。GWP模型的准确率为78%，与基于AHP的类似研究结果一致。APZ地图的准确率为82%，与基于NDVI的植被状况相比更为准确。研究结果表明，46%的面积属于良好至优秀的GWP区域，54%的面积属于良好至优秀的AP区域；此外，33%的面积属于中等GWP区域，21%的面积属于较差GWP区域；35%的面积属于中等AP区域，11%的面积属于较差AP区域。两张地图之间的空间相似度为51%，表明适宜区域存在部分重叠。本研究为该地区首次提供了详细的GWP和AP地图，并分析了地下水潜力与农业适宜性之间的关系。研究的局限性包括所使用专题图层的选择性和数据集的可用性。这些发现有助于更高效的灌溉规划、优先农业区域的识别以及地下水补给区的改进管理。未来的工作应纳入更多环境因素，并进行更广泛的实地验证，以改进水资源和农业资源的长期规划。
引言
地下水是全球许多地区饮用水、家庭用水和灌溉最重要的淡水来源之一。在孟加拉国这样的国家，农业支撑了大量的就业和国民粮食生产，地下水在干旱时期对维持作物产量起着核心作用[1]、[2]、[3]。农业在该地区至关重要，因为它对农村生计和国家安全稳定有显著贡献。因此，确保可靠的水资源对于维持该国的生产力至关重要[4]。然而，人口快速增长、过度灌溉和降雨不规律加剧了孟加拉国地下水资源的压力。识别具有强大地下水潜力的区域对于可持续的水资源管理至关重要。同时，农业生产力取决于土壤性质、地形、降雨量和土地利用条件等因素。因此，了解农业潜力对于有效的作物规划、土地优化和区域农业发展是必要的。
GIS、遥感和多层次决策方法（如层次分析法AHP）已成为绘制地下水及农业适宜性地图的常用工具。最近的研究表明，AHP和模糊AHP方法在不同环境条件下都能提供可靠的地下水潜力评估结果[5]、[6]、[7]、[8]、[9]。同样，通过将土壤、地形、气候和土地利用指标整合到基于GIS的多标准框架中，农业适宜性地图绘制也取得了进展[10]、[11]。尽管这些方法在全球范围内取得了显著进展，但在孟加拉国仍存在一些关键问题。
尽管在地下水潜力（GWP）制图方面取得了实质性进展[1]、[2]、[3]、[12]，孟加拉国中南部地区仍尚未得到充分探索。Sarkar等人[12]报告称，该地区的地下水潜力较低，但尚未使用更新的数据集和结构化的基于AHP的工作流程对该区域进行专门的高分辨率评估。此外，尽管其他国家广泛进行了类似评估[10]、[11]，但在孟加拉国几乎不存在农业潜力（AP）地图。考虑到该国对农业的高度依赖性（用于粮食安全和农村生计[4]），这是一个关键问题。此外，尽管国际研究强调了地下水可用性与农业生产力之间的关键联系[13]，但在孟加拉国或其他地方尚未研究GWP与AP之间的空间关系。现有的AP研究也仅使用植被指数进行有限验证，尽管归一化植被指数（NDVI）被广泛认为是衡量植被健康和作物表现的可靠指标[14]、[15]。此外，许多适宜性评估仅提供宏观区域结果，缺乏区级解读，这限制了其在更精细规划和资源管理中的实用性。
本研究通过使用统一的AHP–GIS框架，为孟加拉国中南部地区制作了详细的GWP和AP地图，填补了这些空白。它识别了影响该地区地下水和农业的关键因素。我们使用观测地下水位（GWL）数据验证GWP，并使用NDVI验证AP，以确保更可靠的适宜性评估结果。研究进一步探讨了GWP与AP之间的空间关系，并提供了区级解读，以支持地方和区域层面的土地和水资源规划。
研究区域
研究区域涵盖了孟加拉国中南部地区的八个行政区：楚阿丹加（Chuadanga）、杰奈达（Jhenaidah）、马古拉（Magura）、纳赖尔（Narail）、杰索尔（Jessore）、法里德普尔（Faridpur）、马达里普尔（Madaripur）和戈帕尔甘杰（Gopalganj）（图1）。该区域位于北纬22°47.71′至23°50.39′、东经88°38.08′至90°21.27′之间。该地区为低洼的冲积平原，土壤肥沃，属于亚热带季风气候，以农村为主，超过70%的家庭依赖农业为生。主要种植水稻。
方法论
本研究结合了AHP、GIS和RS技术，整合了地貌、地形和气象数据来评估GWP和AP区域。图2展示了本研究的方法流程图。主要步骤包括数据收集、专题地图生成、权重评估、加权叠加操作、使用GWL数据验证GWP地图、使用NDVI数据验证AP地图以及GWP与AP之间的相关性分析。
地下水潜力因素评估
海拔高度影响地表径流、渗透和水的停留时间。低海拔平原能更长时间地保持水分，从而支持更高的地下水补给[31]。海拔图（图3a）显示，大部分研究区域位于低洼的冲积平原上，因此适宜性得分较高；而高海拔地区由于渗透减少，得分较低。此外，坡度也影响径流和渗透之间的平衡[27]、[32]。
研究创新与发现
本研究首次对孟加拉国中南部地区的GWP和AP进行了综合评估。虽然之前有研究评估了该国其他地区的地下水潜力[1]、[3]、[12]，但这一特定地区仍基本未被探索。对于一个超过70%的家庭依赖农业为生的地区来说，这是一个重要的研究空白。
本研究的一个主要方法创新是使用NDVI验证AP地图。
结论
本研究利用AHP、GIS和遥感数据为孟加拉国中南部地区制作了综合的GWP和AP地图。这种综合方法系统地评估了影响水资源可用性和作物适宜性的关键环境、地质和水文因素。结果显示，约46%的面积属于良好至优秀的GWP区域，54%的面积属于良好至优秀的AP区域。验证结果证实了...
作者贡献声明
阿奎布·贾耶德博士（Md. Aquib Jayed）：撰写初稿、可视化处理、验证、软件开发、方法论设计、数据分析、正式分析、数据整理。贾希尔·乌丁博士（Md. Jahir Uddin）：审稿与编辑、监督工作、方法论设计、数据分析、概念构建。贾希杜尔·阿拉姆博士（Md. Jahidul Alam）：审稿与编辑、可视化处理、方法论设计、数据分析。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或可能影响本文工作的个人关系。
