摘要
中心支轴灌溉系统（CPISs）是一种广泛安装的现代灌溉技术，是农业集约化工业化及大规模农业投资的有力指标。目前，这些系统正日益广泛地部署于非洲超干旱地区，当地地表水匮乏且降雨稀少，迫使人们高度依赖地下水开采。然而，尽管此类大规模灌溉对地下水需求巨大，但目前仍缺乏关于配备 CPIS 耕地空间范围的详细年度数据，这阻碍了对这些极端地区 CPIS 时空发展的理解。在本研究中，我们基于 1972 年至 2025 年的 Landsat 和 Sentinel-2 存档卫星影像，逐年绘制了非洲超干旱地区的 CPIS 分布图。我们采用具有 Swin Transformer 骨干网络的级联掩码 R-CNN 实例分割模型，实现了 83.62% 的平均精度。我们的制图结果显示，在过去五十年间，非洲超干旱地区配备 CPIS 的灌溉耕地总面积从 1972 年的 1110 公顷扩展至 2025 年的 803,038 公顷。扩张速度并不均匀，2008 年之前呈逐渐上升趋势，此后扩张速率不断加快并持续加速。鉴于农业已是非洲最大的用水部门，在淡水资源有限的地区发展大规模工业农业，可能会带来未来不可持续发展的风险。本研究结果凸显了在非洲超干旱地区快速增加的大规模灌溉项目投资所伴随的潜在风险，尤其是在缺乏可证实的长期可行性的情况下。
