[發明專利]一種基于無人機光譜數據的灌溉處方圖反演方法

有效

• 申請號: 202110078410.8
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112906477B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 陳震;程千;段福義
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農田灌溉研究所
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V20/40
• 代理公司: 鄭州慧廣知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 41160
• 代理人: 朱廣存

1.一種基于無人機光譜數據的灌溉處方圖反演方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)遙感數據采集：利用安裝了多光譜相機的無人機獲取農田作物遙感影像，經處理拼接后得到農田作物的整體光譜影像；

(2)遙感影像作物信息提取：對得到的整體光譜影像進行影像提取作物冠層數據信息和作物水分虧缺指數；

(3)田間蒸散發估算：采用根據能量平衡原理和田間冠層輻射溫度計算田間蒸散發，或通過根據能量平衡原理開發的QWaterModel模型估算田間蒸散發量；

(4)田間數據采集：無人機飛行日同步田間取樣，獲得土壤根系吸水層有效可利用土壤水分含量和田間持水量；

(5)通過歷史氣象灌溉資料、實時熱紅外、多光譜高分辨率遙感影像數據、地面傳感器的墑情信息數據，結合不同的灌溉技術反演的灌溉處方圖，反演過程目標限制：滿足作物正常生理生長需求，灌溉上限達到土壤田間持水量，灌溉水量最少，灌溉周期根據歷史氣象資料估算灌溉次數或根據作物冠層蒸散發與土壤中有效可利用水分含量的關系確定，進行灌溉量公式為：

I_T＝f(CWSI_r，ET，SWC，θ_c) (1)，

式中：I_T一次灌水定額，CWSI_r作為冠層相對水分虧缺指數，ET利用QWaterModel獲取的作物冠層ET，SWC土壤根系吸水層有效可利用土壤水分含量，θ_c田間持水量；

鑒于公式(1)，第一步需要先判斷灌溉周期，判斷灌溉周期的原理基于周期內的蒸散發總量與土壤中有效可利用水分之間的關系，確定最優灌溉周期，為此，判斷周期的公式為：

其中α為作物根系有效吸水深度系數，根據公式(2)先確定灌溉周期T，確定灌溉周期T后，開展第二步判斷田間需灌水定額；

當其中α作物根系有效吸水深度系數，介于0～1，此時，ET應為區域內正常生理生長情境下的ET，非每個空間分布點上冠層ET，因為灌溉后冠層ET在空間分布上很多會達到正常生理生長狀態，故此時的凈灌溉量I為：

I＝0 (3)，

當時：

I＝α*CWSI_r×SWC (4)，

綜上，IT公式如下：

I_T＝I/μ (5)，

式中：μ為灌溉效率，灌溉效率要考慮灌溉方式、植株株高、葉面積和冠層截留的影響。

2.根據權利要求1所述的一種基于無人機光譜數據的灌溉處方圖反演方法，其特征在于：所述的無人機上安裝熱紅外相機和多光譜相機。

3.根據權利要求1所述的一種基于無人機光譜數據的灌溉處方圖反演方法，其特征在于：所述的土壤數據中采用烘干法測土壤水分含量，并利用雙環刀法確定田間持水量。

4.根據權利要求1所述的一種基于無人機光譜數據的灌溉處方圖反演方法，其特征在于：所述的提取作物冠層數據信息采用超綠指數ExG指數掩膜提取的冠層數據信息。