[發明專利]一種基于集合同化策略的區域農作物估產方法

有效

• 申請號: 201910989918.6
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110766308B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 陶福祿;陳一
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/02
• 代理公司: 北京華旭智信知識產權代理事務所(普通合伙) 11583
• 代理人: 吳鵬章

1.一種基于集合同化策略的區域農作物估產方法，包括如下步驟：

S1、獲取研究區域內預測年y以及之前M年的遙感LAI數據，M為大于3的自然數；

S2、針對第y-1年，進行差異同化，包括利用作物模型以及所述遙感LAI數據進行空間差異同化運算，所述空間差異同化運算方程為：

其中是同化時間點k的歸一化分析矩陣，和分別表示同化時間點k的歸一化模擬LAI矩陣與歸一化遙感反演LAI矩陣，H是同化權重，取值范圍為0.01-1.00；

其中，在所述0.01-1.00的取值范圍內，H以步長S分別取值，并在所得的1/S個不同的同化權重值情況下，分別進行同化估產運算，由此獲得相應的1/S個格網尺度模擬產量；

S3，基于研究區域內相應的產量記錄數據，對每一個所述格網尺度模擬產量進行精度評估，用相關系數r以及均方根誤差rmse表征，共獲得1/S組r以及rmse；

S4、根據S3中所得r以及rmse計算擬合指數F，共獲得1/S個擬合指數；

所述擬合指數F的計算公式為：

其中，Fi是第i次同化估產的擬合指數，r_i和rmse_i代表第i次同化估產的相關系數以及均方根誤差，r_max,r_min,rmse_max以及rmse_min分別代表所述1/S組r以及rmse中r的最大值、最小值以及rmse的最大值、最小值；

S5、選擇最大的擬合指數，作為最優結果，并記錄對應的同化權重，作為所述第y-1年的最優同化權重H_{op_y-1}；

S6、對y-2，y-3......y-M年重復步驟S2～S5,獲得相應各年的最優同化權重H_{op_y-2}，H_{op_y-3}......H_{op_y-M}；

S7、基于H_{op_y-1}，H_{op_y-2}，H_{op_y-3}......H_{op_y-M}中的最大值H_opmax以及最小值H_opmin劃定擴張同化權重取值范圍，擴張同化權重取值范圍的下限稱為H_low，上限稱為H_up，H_low為所述最小值向外擴大10％所得，H_up為所述最大值向外擴大10％所得，且擴張同化權重取值范圍不大于0.99，不小于0.01，也即，

H_low＝max(0.9*H_opmin,0.01)

H_up＝min(1.1*H_opmax,0.99)；

S8、基于S7中所得擴張同化權重取值區間H_low-H_up，針對所述預測年y進行模擬估產，包括：利用擴張同化權重取值區間H_low-H_up替代取值范圍0.01-1.00的情況下，重復步驟S2，展開空間差異同化運算，共進行(H_up-H_low)/S+1次同化運算，由此獲得相應的(H_up-H_low)/S+1個格網尺度模擬產量，取平均值作為所述預測年y的模擬產量。

2.根據權利要求1所述的基于集合同化策略的區域農作物估產方法，其特征在于，S1步驟中，M為4。

3.根據權利要求1所述的基于集合同化策略的區域農作物估產方法，其特征在于，所述作物模型為MCWLA系列模型。

4.根據權利要求1所述的基于集合同化策略的區域農作物估產方法，其特征在于，步長S為0.01。

5.根據權利要求4所述的基于集合同化策略的區域農作物估產方法，其特征在于，遙感LAI數據選自Copernicus LAI，GLASS LAI以及GLOBMAP LAI。