[發明專利]基于積溫、輻射和土壤含水量的區域作物成熟期預測方法

在審

• 申請號: 201810140432.0
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108304973A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 黃健熙;朱德海;卓文;高欣然;李俐;蘇偉;張曉東;劉哲;劉峻明
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;陳征

1.一種基于積溫、輻射和土壤含水量的區域作物成熟期預測方法，其特征在于，具體步驟如下：

S1、將研究區內待測作物全生育期的MODIS NDVI數據按時間序列合成，按照待測作物時間序列物候特征用隨機森林算法提取出待測作物的種植區域；

S2、基于農業氣象站點觀測的生育期數據和國家級氣象站點觀測的溫度和日照時數，計算從抽穗期到成熟期有效積溫和太陽輻射閾值，構建待測作物在充分灌溉條件下從抽穗到成熟期的積溫和輻射模型；

S3、以農業氣象站點為結點，構建泰森多邊形，以農業氣象站點的有效積溫和太陽輻射閾值代表其所在泰森多邊形的閾值；

S4、以氣象、作物、土壤和作物管理參數并將其作為輸入，標定研究區待測作物的SWAP模型；

S5、結合土壤初始含水量、降雨和灌溉信息，利用SWAP模型，逐格網單元估算模擬充分灌溉條件下待測作物全生育期土壤水分含量和成熟日期，建立全生育期土壤水分含量和待測作物成熟日期在水分脅迫條件下的成熟期修正因子查找表；

S6、逐個待測作物格網單元利用S5建立的在水分脅迫條件下的成熟期修正因子查找表，動態調整積溫與輻射的成熟期模型結果，獲得最優的待測作物成熟期預測結果。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中所述提取出待測作物的種植區域，具體方法如下：

先收集覆蓋待測作物關鍵生育期的空間分辨率500米、步長4天的MODIS NDVI產品，并合成時間序列曲線，運用濾波方法消除云的污染，構建研究區內待測作物全生育期的NDVI曲線特征，用隨機森林算法進行種植區的提取。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2所述抽穗期，其提取方法如下：利用S1中的MODIS LAI時間序列曲線，通過動態閾值法提取研究區待測作物抽穗期日期，即LAI(葉面積指數)值達到峰值時所對應的日期。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中所述構建待測作物在充分灌溉條件下從抽穗到成熟期的積溫和輻射模型，具體方法如下：先計算從抽穗期到成熟期的有效積溫和太陽輻射的歷史五年平均值作為模型閾值，在預測年份根據公式(1)、公式(2)逐像元判斷是否達到成熟期：

GDD≥T_mean (1)

式中，GDD指預測年份抽穗到成熟期的有效積溫；R_si是預測年份日太陽總輻射量；n是抽穗到成熟期的天數；T_mean和R_mean分別為有效積溫和太陽輻射閾值。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S5所述充分灌溉條件下待測作物全生育期土壤水分含量的估算應該選用充分灌溉的像元進行計算。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S5所述建立全生育期土壤水分含量和待測作物成熟日期在水分脅迫條件下的成熟期修正因子查找表，具體方法如下：假定充分灌溉條件下，待測作物成熟日期為T1，待測作物全生育期土壤水分含量為V1，保持土壤初始含水量和降水信息不變，以充分灌溉量為起始灌溉量，以50方/公頃為變化步長依次減少，運行SWAP模型并輸出待測作物成熟日期數據集T2，同時計算出相應的待測作物全生育期土壤水分含量數據集V2，以V2和(T2-T1)，建立水分盈虧和待測作物成熟日期變化天數的查找表。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S6具體步驟為：獲取每個格網單元的全生育期土壤含水量，再根據查找表動態修正待測作物抽穗期到成熟期積溫-輻射模型模擬的成熟期結果。

8.如權利要求1-7任一項所述的方法，其特征在于，所述作物為冬小麥、玉米或水稻中的任一種。

9.權利要求1-8任一項所述基于積溫、輻射和土壤含水量的區域作物成熟期預測方法在指導農作物生產中的應用。