A semi-supervised multi-sensor remote sensing pipeline for mapping irrigation dynamics in ground-truth deficient conflict zones: a case study of the Kakhovka Dam failure

乌克兰持续不断的战争使国际社会关注冲突对全球农业生产和粮食安全的影响。2023年6月6日，卡霍夫卡大坝被毁。这一关键农业和能源基础设施的丧失，使第聂伯河（Dnipro River）东岸赫尔松州和扎波罗热州的大多数农民失去了灌溉条件。本研究开发了一个多传感器地球观测（Earth Observation）框架，将高分辨率卫星影像（Sentinel-2、Landsat）与气象数据（CHIRPS）和水生产力数据（FAO WaPOR）相结合，采用半监督机器学习流程。通过严格的 stratified random-sampling 方法并结合照片判读，我们发现2019年至2021年战前灌溉面积平均为187.94 ± 14.43 kHa，约占赫尔松州和扎波罗热州战前基线耕地面积的4%，以及夏季作物耕地面积的8%。2022年，随着俄罗斯对这些领土占领的扩大，上述数字缩减至140.04 ± 17.44 kHa，2023年进一步下降至74.97 ± 17.84 kHa。2023年的田块在灌溉方面也表现出差异性，从因卡霍夫卡水库被毁而灌溉中断，到因渠道中仍有存水而得到充分灌溉的情况不等。2024年，灌溉面积进一步减少至15.95 ± 9.97 kHa，较战前平均值下降约91%。根据核查，2023年之前曾受灌溉的田块到2024年要么被系统性弃耕，要么转为投入需求较低的冬季作物用地——这一模式延续至2025年（总灌溉面积为5.76 ± 0.87 kHa）。本研究表明，先进的地球观测工作流程能够在缺乏地面真值、高风险的环境中精确量化农业转型和基础设施失效。