[發(fā)明專利]一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710030252.2
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106815658A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 傅南昌;羅元金;鄧昌軍;李銳;田昌;王琳;林迪
• 申請（專利權(quán)）人: 云南瀚哲科技有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)干旱預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，由全球氣候變化引起的干旱等極端氣候事件的頻率和強度均呈顯著的增加趨勢，對生態(tài)系統(tǒng)及人類社會的可持續(xù)發(fā)展造成了深遠(yuǎn)的影響。資料顯示，21世紀(jì)全球干旱的風(fēng)險將進(jìn)一步增加，如何準(zhǔn)確的監(jiān)測干旱發(fā)生的時間，評估干旱發(fā)生的程度，減緩干旱造成的影響已成為亟待解決的重要科學(xué)問題。

同時，干旱作為一種復(fù)雜的現(xiàn)象難以直接觀測其發(fā)生時間、發(fā)展過程和影響范圍，因而目前主要通過干旱指標(biāo)對干旱事件進(jìn)行描述。現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測技術(shù)通常選取一個或多個干旱指標(biāo)，獲取區(qū)域一定時段的氣象、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，對計算結(jié)果進(jìn)行定量與定性分析，已判斷在該時段是否發(fā)生農(nóng)業(yè)干旱，若發(fā)生農(nóng)業(yè)干旱則說明該干旱發(fā)生的時間、程度及未來的持續(xù)狀況，同時提供相應(yīng)的解決措施。不同于氣象干旱，不同的農(nóng)作物、耕作方式以及土壤構(gòu)成對水分的需求量是不同的，因而對農(nóng)業(yè)干旱發(fā)生的定性判斷及定量評估都應(yīng)該因地制宜，無論是干旱指標(biāo)的計算還是指標(biāo)的評價都應(yīng)體現(xiàn)區(qū)域的特點。

就現(xiàn)有技術(shù)來說，對于農(nóng)業(yè)干旱僅僅就某一要素進(jìn)行干旱指標(biāo)的計算，雖然在特定區(qū)域取得了較好的效果然而該指標(biāo)是否可以進(jìn)行時空尺度的擴(kuò)展還有待論證，并且這些指標(biāo)對于農(nóng)作物對干旱的抵抗力及滯后效應(yīng)未能反映，預(yù)測趨勢也隨著指標(biāo)選取的不同而相異，這些問題導(dǎo)致不同區(qū)域指標(biāo)結(jié)果不具有可比性，且預(yù)測結(jié)果存在著一定的偏差。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警系統(tǒng)，從農(nóng)業(yè)干旱的發(fā)生機(jī)理入手，明確不同的農(nóng)作物在其各個生長的需水量，結(jié)合氣象、土壤數(shù)據(jù)，選取多個較為科學(xué)、客觀、操作性強的干旱指標(biāo)對農(nóng)業(yè)干旱進(jìn)行監(jiān)測。

為實現(xiàn)上述目的，達(dá)到上述效果，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警系統(tǒng)，包括以下幾個步驟：

步驟一：單向農(nóng)業(yè)干旱指數(shù)計算；

1、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)

2、土壤相對濕度(Rsm)

3、作物水分虧缺指數(shù)(CWDI)

4、連續(xù)無有效降水(降雪、積雪)日數(shù)(Dnp)

5、降水量距平百分率

步驟二：綜合農(nóng)業(yè)干旱指數(shù)計算：結(jié)合單向農(nóng)業(yè)干旱指數(shù)判斷區(qū)域中某個點地區(qū)是否發(fā)生干旱；

步驟三：計算區(qū)域性農(nóng)業(yè)干旱指標(biāo)與時間農(nóng)業(yè)干旱指標(biāo)：確定農(nóng)業(yè)干旱發(fā)生的范圍、時間，并對干旱的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行判斷,發(fā)出相應(yīng)的干旱預(yù)警；

經(jīng)過以上三步的計算，便可判斷當(dāng)前區(qū)域在某一時段的農(nóng)業(yè)干旱狀況，對農(nóng)業(yè)干旱進(jìn)行評估。

優(yōu)選的，所述步驟一的標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)計算為：假設(shè)某一時段的降水量為x，其滿足Gamma分布的概率密度函數(shù)為：

式中：α＞0為形狀參數(shù)；β＞0為尺度參數(shù)；x＞0為降水量，單位為mm；Γ(α)為Gamma分布的累積概率密度函數(shù)，為：

關(guān)于α與β的值可采用如下方法計算出估計值：

上式中:x_i為降水序列的樣本值，為降水序列的平均值，n為計算序列的長度。由此可根據(jù)上述方程g(x)計算任意時間長度的累積概率：

由于Gamma方程中不包含x＝0的情況,在實際中若時間尺度內(nèi)出現(xiàn)降水量為0情況，則使用下述方程計算累積概率密度:

H(x)＝q+(1-q)G(x)

上式中：q為降水量為0的概率，即設(shè)m為降水序列中降水量為0的數(shù)量，則有q＝m/n；

對上述方程進(jìn)行正態(tài)化處理，即將上述方程所算得的概率值代入標(biāo)準(zhǔn)化的正態(tài)分布函數(shù)：

在實際應(yīng)用中可對上式使用以下近似公式進(jìn)行求解：

當(dāng)0＜H(x)≤0.5時：

當(dāng)0.5＜H(x)＜1時：

上式中：c0＝2.515517，c1＝0.802853，c2＝0.010328，d1＝1.432788，d2＝0.189269，d3＝0.001308。

優(yōu)選的，所述步驟一的土壤相對濕度(Rsm)計算為：土壤相對濕度的計算如下式：