图1.中国中心支轴式灌溉系统（CPIS）的位置与气候背景。(A) 来源于 Potapov 等人的耕地分布与 Zhang 等人的灌溉区分布；(B、C) 谷歌地球影像展示中国典型中心支轴式灌溉系统景观；(D) 正在作业的中心支轴式灌溉系统的喷淋臂。
图2.ETP‑UNet 网络架构（集成 Focal Tversky 损失与 PointRend 基于点渲染细化模块的 EfficientNet‑UNet 框架）。该架构主要由三部分构成：EfficientNet‑B4 编码器、空间‑通道压缩激励（SCSE）‑UNet 解码器、PointRend 细化分支。左上角影像为作者 2025 年 8 月于内蒙古巴彦淖尔拍摄的中心支轴式灌溉系统无人机示例影像，用于展示模型输入。
图3.基于 3 套中心支轴式灌溉系统数据集空间一致性构建的分层随机抽样方案。抽样分层由叠加本文 ETP‑UNet 结果、全球中心支轴灌溉数据集 GCPIS 与 Arid‑CPIS 数据集得到。
图4.ETP‑UNet 框架消融实验。(A) 遥感影像；(B) 作为真值的 Arid‑CPIS 参考标签；(C) EfficientNet 基础模型；(D) 引入 Focal Tversky 损失的 EfficientNet；(E) 引入 PointRend 模块的 EfficientNet；(F) 本文所提同时引入 Focal Tversky 损失与 PointRend 模块的 ETP‑UNet 模型。
图5.测试数据集上不同模型的分割结果与误差。(A) 遥感影像；(B) 作为真值的 Arid‑CPIS 参考标签；(C) 本文 ETP‑UNet 模型；(D) MobileNetV3‑Large‑UNet；(E) ResNet34‑UNet；(F) SAM‑UNet；(G) TransUNet；(H) U‑Net。
图6.中心支轴式灌溉系统数据集地块尺度对比：本文 CCPIS（ETP‑UNet 生成）与 Arid‑CPIS、全球数据集 GCPIS 对比。(A) Landsat 生成的 2019 年年最大归一化植被指数合成影像；(B) GCPIS 数据集；(C) Arid‑CPIS 数据集；(D) 本文 ETP‑UNet 框架生成的 CCPIS 数据集。
图7.中国 5 km×5 km 网格单元下 CCPIS 与现有中心支轴式灌溉系统产品的面积对比。(A) 2021 年 CCPIS 对比 2021 年 Arid‑CPIS；(B) 2018 年 CCPIS 对比 2019 年 GCPIS；虚线代表 1:1 参考关系。
图8.中国中心支轴式灌溉系统时间发展阶段与空间扩张格局。(A) 中国干旱、半干旱区（含极干旱区）；(B) 中心支轴式灌溉系统面积时序变化与基于贝叶斯信息准则划分的发展阶段；(C) 按首次出现阶段统计的中心支轴式灌溉系统空间分布，以及不同干旱等级区域的占比。
图9.2000‑2024 年中国干旱半干旱区中心支轴式灌溉系统的新兴热点分析 (EHSA)。(A) 热点类型空间分布；堆叠柱状图展示各分析区间内首次归为各类热点的网格单元数量。(B‑F) 为内蒙古主要中心支轴式灌溉区域的连续热点、增强热点、新增热点典型样区。
图10.2024 年中心支轴式灌溉系统空间构型及其三个发展阶段的演变过程。(A) 2024 年中心支轴式灌溉系统空间分布，呈现多核混合镶嵌格局；(B) 三个扩张阶段下三类聚集构型的占比；(C) 分散型中心支轴灌溉地块；(D) 集群型中心支轴灌溉地块；(E) 集中型中心支轴灌溉地块。
图11.中心支轴式灌溉系统的扩张动态与土地来源。(A) 2024 年全部中心支轴式灌溉系统在 2000 年基准下的初始土地利用构成占比；(B) 各年份新增中心支轴式灌溉系统对应前期土地利用类型的相对占比；(C) 各年份转化为中心支轴式灌溉系统的前期土地类型绝对面积。
