[發明專利]一種基于耦合作物模型同化光譜反射率的水稻估產方法

在審

• 申請號: 201710997425.8
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107941713A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 王衛光;王曉宇;丁一民;鄭佳重;邢萬秋;傅健宇;董青
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 姜慧勤

1.一種基于耦合作物模型同化光譜反射率的水稻估產方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，利用待估算區域的氣象、土壤、植被數據對EPIC作物模型的參數進行適應性調整和修正，并采用待估算區域基準年描述作物品種的遺傳參數對EPIC作物模型進行校驗和標定，確定EPIC作物模型中描述作物品種的遺傳參數的取值；

步驟2，獲取待估算區域的遙感數據并與待估算區域的地面參數進行空間匹配，構建同化所需的時間序列遙感觀測數據集，從數據集中獲取地表反射率；所述遙感數據包括MODIS數據、LAI數據、TM數據；

步驟3，利用葉面積指數耦合EPIC作物模型和ACRM輻射傳輸模型，得到耦合模型，并對耦合模型進行參數敏感性分析；

步驟4，在待估算區域運行經參數敏感性分析后的耦合模型，得到待估算區域的模擬反射率；

步驟5，以模擬反射率和地表反射率之間的觀測誤差為權重，按以下五個待優化參數建立代價函數，所述五個待優化參數包括種植日期、種植密度、光周期敏感參數、葉片紅光、近紅外波段反射率，采用模擬退火算法對代價函數進行最小化，當代價函數滿足收斂條件時，輸出待優化參數的最優值；

步驟6，將待優化參數的最優值代入EPIC作物模型，計算得到水稻的產量結果。

2.根據權利要求1所述基于耦合作物模型同化光譜反射率的水稻估產方法，其特征在于，步驟1所述描述作物品種的遺傳參數包括幼苗期生長特性參數、灌漿期特性參數、光周期敏感參數、出葉間隔特性參數。

3.根據權利要求1所述基于耦合作物模型同化光譜反射率的水稻估產方法，其特征在于，所述步驟2的具體過程如下：

將待估算區域的MODIS數據與待估算區域的土地利用圖進行疊加，判斷MODIS像元中旱地作物所占比例，利用MODIS數據分別在像元和亞像元尺度提取水稻作物種植面積和空間分布，結合TM數據，提取MODIS數據分別在像元和亞像元尺度的水稻冠層發射率信息，從而構建同化所需的時間序列遙感觀測數據集。

4.根據權利要求1所述基于耦合作物模型同化光譜反射率的水稻估產方法，其特征在于，步驟3所述參數敏感性分析所采用的方法為直方圖比較法。

5.根據權利要求1所述基于耦合作物模型同化光譜反射率的水稻估產方法，其特征在于，步驟5所述收斂條件為以下條件中的其中一個：

(1)連續5次循環后待優化參數的取值收縮到指定的范圍；

(2)代價函數的目標函數值連續5次循環后提高的百分比小于0.0001％；

(3)計算代價函數的次數超過10000次。