[發明專利]一種基于光學遙感數據的農田干旱空間分布評價方法

在審

• 申請號: 202310246417.5
• 申請日: 2023-03-15
• 公開（公告）號: CN116502901A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 武傳昱;朱瑞飛;鞏加龍;許照鑫
• 申請（專利權）人: 長光衛星技術股份有限公司
• 主分類號: G06Q10/0637
• 分類號: G06Q10/0637;G06Q50/02;G06V20/13;G06V20/10;G06V10/26
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 張偉

本發明公開一種基于光學遙感數據的農田干旱空間分布評價方法，包括：剔除旱情監測區域衛星影像中的非作物區域，將影像分成若干個監測單元；構建植被?土壤水分特征空間模型，計算監測單元內各像元的土壤含水量；根據農業干旱性質考慮土壤含水量與田間持水系數和永久萎蔫點系數之間的差異，并綜合多種影響農業旱情的因素，構建農業旱情空間分布監測模型DSDI；根據DSDI評價不同作物、不同生長時期下的農田干旱程度及旱情空間分布情況，繪制旱情監測區域的農業旱情空間分布圖。本發明綜合考慮了影響農業旱情發展的多種因素，并能夠針對不同作物、不同生長時期采取針對性的監測參數和監測標準，干旱空間分布評價精度更高，效果更好。

技術領域

本發明涉及農業災害脅迫監測技術領域，具體為一種基于光學遙感數據的農田干旱空間分布評價方法。

背景技術

傳統的干旱監測通常是基于站點的實地觀測，最常用的是通過站點測定的土壤水分含量進行插值評價土壤含水情況，或通過氣象臺站數據構建的降水距平百分率、標準化降水指數、氣象干旱綜合指數等指數進行插值，進而評價和判斷干旱的發生和發展。這些傳統方法雖然站點附近的結果真實性較高，但監測精度受控于地面站點的分布密度，較難獲得準確及時的農業旱災發生與發展的時空信息，并且往往要花費大量人力財力。通過定點觀測來推測較大區域范圍內的農田旱情時空動態變化，會因為站點分布不均使得插值結果推廣到更大范圍誤差較大。而對于相對較小的區域范圍，以點推面的農田旱情監測方法由于站點數據分布較少，也難以準確地判斷農業旱災的程度和具體受旱區域。遙感技術的快速發展，尤其是目前在軌的衛星傳感器感測的電磁波段涵蓋了可見光、近紅外、熱紅外和微波等波段，為區域尺度農業干旱監測提供了新的手段。由于微波遙感受到空間分辨率低的限制，而熱紅外數據反演的地表溫度會受到風速、氣溫、空氣含水量等大氣條件的影響，光學遙感數據的監測方法彌補兩種數據的不足。

近些年來，國內外針對基于遙感技術的農業旱災進行的監測和評估研究，提出了許多監測方法。農業旱災遙感監測方法的優勢在于它能快速、周期性地對大范圍地區進行多波段、多角度的觀測，獲得連續的有關農田地表特征的面狀信息。綜合分析這些空間信息，建立相應的遙感反演模型，進一步了解大區域范圍的農田土壤水分時空動態變化，結合農田作物長勢，判斷農業旱災的發生與發展程度和范圍。但是農業是一個復雜的生產系統，在相同干旱脅迫作用下，不同的農作物表現出不同的受旱災損程度；另一方面，相同的作物，在不同的生長發育階段對水分的需求也不相同，即不同生長階段的作物耐旱程度也不相同。因此，雖然對于農田土壤水分以及農業旱災遙感監測方法的研究已經開展了很多年，但作物生長時期、作物生長的氣候、土壤、灌溉條件等因素的差異大都沒有被考慮其中，旱災監測的精度有待提高。

發明內容

為解決現有的農業旱災遙感監測方法沒有考慮作物生長時期、作物生長的氣候、土壤、灌溉條件等因素，旱災監測的精度有待提高的問題，本發明公開一種基于光學遙感數據的農田干旱空間分布評價方法，該方法綜合考慮了影響農業旱情發展的多種因素，并且能夠針對不同作物以及作物所處的不同生長時期采取針對性的監測參數和監測標準，使農業干旱監測方法具有更好的普適性。

為實現上述目的，本發明采取如下的技術方案：

一種基于光學遙感數據的農田干旱空間分布評價方法，包括以下步驟：

步驟1：剔除旱情監測區域衛星影像中的非作物區域，根據作物種植的分布情況、作物類型及作物所處生長時期，將同一生長時期下的同一作物類型所在種植區域作為一個監測單元，將旱情監測區域衛星影像分成若干個監測單元；

步驟2：構建植被-土壤水分特征空間模型，計算監測區域內每個監測單元的模型參數，獲得監測單元內每個像元的土壤含水量M；

步驟3：根據農業干旱性質考慮土壤含水量與相應農田種植區域內田間持水系數和永久萎蔫點系數之間的差異，并綜合多種影響農業旱情的因素，構建農業旱情空間分布監測模型DSDI；