[發(fā)明專利]基于光譜指數(shù)的冬小麥全蝕病病害指數(shù)預(yù)測模型的構(gòu)建方法及應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810030881.X
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108375550A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭偉;汪強;喬紅波;張慧;董萍;鄭光;朱耀輝
• 申請（專利權(quán)）人: 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G06Q50/02;G06T3/40;G06Q10/04
• 代理公司: 河南科技通律師事務(wù)所 41123
• 代理人: 樊羿;張曉輝

本發(fā)明公開了一種基于光譜指數(shù)的冬小麥全蝕病病害指數(shù)預(yù)測模型的構(gòu)建方法，旨在提供一種行之有效、簡單方便的方法，預(yù)測冬小麥全蝕病病害指數(shù)。本發(fā)明首先對采樣點內(nèi)冬小麥病害情況進行調(diào)查，以采集的灌漿期冬小麥冠層地面ASD光譜數(shù)據(jù)和UHD185成像高光譜數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對不同病害指數(shù)條件下冬小麥冠層的高光譜信息差異進行比較，利用ASD光譜數(shù)據(jù)篩選UHD185光譜數(shù)據(jù)中對冬小麥全蝕病敏感的波段范圍和光譜指數(shù)，并建立該光譜指數(shù)與冬小麥全蝕病病害指數(shù)的線性回歸模型，預(yù)測冬小麥全蝕病病害情況。本發(fā)明還公開了利用該模型預(yù)測冬小麥全蝕病病害情況的方法，該方法工作效率高、預(yù)測結(jié)果精度高，為防治全蝕病小麥的發(fā)生、發(fā)展提供了科學(xué)的技術(shù)指導(dǎo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)作物病害監(jiān)測技術(shù)，具體涉及一種基于光譜指數(shù)的冬小麥全蝕病病害指數(shù)預(yù)測模型的構(gòu)建方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

小麥全蝕病在國內(nèi)外小麥作物主產(chǎn)國均有發(fā)生，小麥為河南省主產(chǎn)糧食作物，首次出現(xiàn)全蝕病發(fā)生在1992年的原陽、浚縣和扶溝縣。從小麥幼苗期到成熟期的整個生長階段均可受到全蝕病病菌侵染，幼苗期被感染則導(dǎo)致麥株矮小，根部和莖基部一至二節(jié)變成灰黑色；在潮濕環(huán)境下，拔節(jié)期和灌漿期的病株根部與莖基部會出現(xiàn)肉眼可見的灰黑色菌絲層，俗稱“黑腳”，“黑腳”與“白穗”是小麥全蝕病的典型病狀。全蝕病對于小麥生長威脅巨大，會導(dǎo)致小麥分蘗力、千粒重降低，輕則減產(chǎn)10～20％，重則減產(chǎn)50％以上，甚至絕收；防治小麥全蝕病對于改善河南省小麥生產(chǎn)水平以及保障國家糧食安全至關(guān)重要。

目前，我國對于病蟲害的監(jiān)測和預(yù)報手段還是以目測手查、田間取樣，這種傳統(tǒng)的人工查驗辦法雖然具有良好的真實性和較高的精確度，但是耗時耗力，而且無法大面積查驗，導(dǎo)致在非監(jiān)測區(qū)或非典型特征區(qū)發(fā)生遺漏和誤判，造成病蟲害的繼續(xù)擴散。此外，傳統(tǒng)方式的信息獲取和反饋也存在滯后性，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)的精確度和時效性。

目前，利用光譜預(yù)測技術(shù)獲取田間作物生長信息已經(jīng)很成熟，但對冬小麥病害監(jiān)測的精細光譜特征信息層面上缺乏應(yīng)用，關(guān)于小麥全蝕病在該技術(shù)方面的探究更是少之又少。因此，設(shè)計一種行之有效的方法預(yù)測冬小麥全蝕病的病害情況，進而采取相應(yīng)的措施防治冬小麥全蝕病是目前亟待解決的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于光譜指數(shù)的冬小麥全蝕病病害指數(shù)預(yù)測模型的構(gòu)建方法及應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

基于光譜指數(shù)的冬小麥全蝕病病害指數(shù)預(yù)測模型的構(gòu)建方法，包括以下步驟，

(1)病害等級調(diào)查：調(diào)查試驗區(qū)域中所選樣點內(nèi)冬小麥全蝕病的病害情況，并對病害情況進行等級劃分；

(2)數(shù)據(jù)采集：按照常規(guī)方法采集不同樣點內(nèi)冬小麥冠層地面的ASD光譜數(shù)據(jù)，與冠層地面光譜數(shù)據(jù)采集同步，采集冬小麥冠層空中的UHD185成像高光譜數(shù)據(jù)；

(3)光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理

a.ASD光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理

以每個樣點內(nèi)冬小麥冠層地面的ASD光譜數(shù)據(jù)的平均值作為該樣點所對應(yīng)的光譜反射值，并依據(jù)選取樣點內(nèi)冬小麥的病害等級，獲得不同病害等級的冬小麥冠層地面的光譜反射曲線；

b.冠層空中的UHD185成像高光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理

將冬小麥冠層空中的高光譜數(shù)據(jù)進行拼接，并提取試驗區(qū)樣點的冬小麥冠層平均光譜；

(4)利用ASD光譜數(shù)據(jù)獲取冬小麥冠層UHD185成像高光譜數(shù)據(jù)中對冬小麥全蝕病敏感的波段范圍；

將UHD185成像高光譜數(shù)據(jù)依據(jù)調(diào)查樣點內(nèi)冬小麥的病害等級導(dǎo)出其所對應(yīng)的平均光譜反射率，將其與ASD光譜數(shù)據(jù)的平均光譜反射率進行相關(guān)性分析，提取二者相關(guān)性顯著時所對應(yīng)的波段范圍，即為UHD185成像光譜數(shù)據(jù)對冬小麥全蝕病病害敏感的波段范圍；