一种复杂山区烤烟适宜移栽期空间分布的确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于烟草种植技术领域，尤其涉及一种复杂山区烤烟适宜移栽期空间分布 的确定方法。
【背景技术】
[0002] 烟叶的品质问题是烟草业可持续发展的核心问题，而烟草是一种对其生长环境极 其敏感的经济作物，而烤烟的生长发育以及烟叶品质的形成除了受烤烟的遗传因素和栽培 因素影响外，还要受到烟草种植区生态环境条件的影响。大量研宄表明，气候、土壤及地形 等生态环境条件对大田中烟叶田间长相长势、烟叶产量、产值、化学成分、致香物质含量和 评吸质量的影响极为明显，这些生态环境因素对烟叶品质和风格特色的影响甚至大于品种 因素。其中，烤烟移栽期的气象和土壤水分条件对烟株生长发育极其重要。烟叶移栽过 早，大田生育前期温度过低，容易导致早花，降低产量和品质；而移栽过晚，烟叶生长的前期 和中期温度过高，使得烟叶生长加快，干物质积累少，叶片薄，烟叶不能正常成熟，同时也会 引发赤星病等烟叶病害。因此，选择适宜的烟叶移栽期是保证优质烟叶生产的必要条件和 关键环节之一。近年来，地理信息技术、遥感技术以及数学建模技术的发展，为准确获取大 面积地理环境要素的时空分布格局提供了可能。利用遥感技术可以快速同时获取反映较 大范围内地表状况、大气中水汽等环境要素特征信息，该信息提取的各种地表参数是基于 像元，每一个像元都一个确定的值，可以弥补样点数据的不足，尤其是在观测点稀少的山区 尤其有效。我国优质烟叶生产区如云南、贵州和四川，多处地形条件复杂的山区，复杂的地 形条件影响了温度、光照、水分等资源的再分配，构成了烟区错综复杂的气候条件和土壤条 件，引起的区域内气象及水土环境条件在空间在存在明显的差异。
[0003] 传统上基于稀疏气象站点和少数土壤采样点数据很难准确反映复杂山区气象及 土壤水分的空间分布格局，难以满足准确确定复杂山区不同区域的最适宜烟叶移栽期。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种复杂山区烤烟适宜移栽期空间分布的确定方法，旨在 解决传统基于稀疏气象站点和少数土壤采样点数据很难准确反映复杂山区气象及土壤水 分的空间分布格局，难以满足准确确定复杂山区不同区域最适宜烟叶移栽期的问题。
[0005] 本发明是这样实现的，一种复杂山区烤烟适宜移栽期空间分布的确定方法，所述 复杂山区烤烟适宜移栽期空间分布的确定方法利用MODIS遥感影像数据和DEM高程数据， 结合烟区地面观测数据，通过数学建模，构建烟区逐旬气象、土壤水分时空变化格局的模拟 方法，提取主要气象要素和土壤水分的时空分布格局，结合烟叶移栽所需的最适宜的气象 因子和土壤水分范围，确定烟区最适宜移栽时间在空间上的分布格局。
[0006] 进一步，所述复杂山区烤烟适宜移栽期空间分布的确定方法具体包括：
[0007] 步骤一，获取气象站数据、DEM数据、MODIS数据和土壤水分实测数据；
[0008] 步骤二，通过获取的气象站数据、DEM数据、MODIS数据对复杂山区气象因子时空 做分布的模拟；通过获取的MODIS数据和土壤水分实测数据对复杂山区的土壤水分做时空 分布模拟；
[0009] 步骤三，得到降水量空间分布格局、气温空间分布格局以及土壤水分空间分布格 局；
[0010] 步骤四，将获取的降水量空间分布格局、气温空间分布格局以及土壤水分空间分 布格局数据，进行时空叠加分析，得到烟叶最适宜移栽的气温、降水和土壤湿度范围。
[0011] 进一步，所述气象因子空间分布模拟具体包括：
[0012] 月平均气温表示为：
[0013] Tr =a+bH+cQ+ds；
[0014] 式中，T'为月气温的模拟值；H为海拔高度；Q为月平均太阳总辐射；s为月平均 日照百分率；a、b、c、d分别为用最小二乘法确定的回归系数，使用日照百分率作为影响地 面有效辐射的参数；另：
[0015] AT=T-Tr
[0016] 式中，T为气象站观测的月平均气温，AT为月平均气温实测值与模拟值之差。 AT为其他因素对平均气温的综合影响，AT由上面计算得到的AT使用IDW插值法内插得 到，台站月平均气温预测模型表示为：
[0017] T=a+bH+cQ+ds+AT；
[0018] 即复杂地形下月平均气温Ta0的空间预测模型为：
[0019] Ta=a+bH+cQa+ds+AT；
[0020] 降水量：
[0021] 降水量空间分布预测模型：
[0022] Py=aX+bY+cH+dff；
[0023] 式中，Py为气象站点降雨量预测值，X、Y为地理坐标，H为海拔，W为MODIS大气可 降水产品。
[0024] 进一步，所述土壤水分空间分布模拟具体包括：
[0025] 利用MODIS遥感影像数据，建立温度植被干旱指数TVDI模型，模型定义为：
【主权项】
1. 一种复杂山区烤烟适宜移栽期空间分布的确定方法，其特征在于，所述复杂山区烤 烟适宜移栽期空间分布的确定方法利用MODIS遥感影像数据和DEM高程数据，结合烟区地 面观测数据，通过数学建模，构建烟区逐旬气象、±壤水分时空变化格局的模拟方法，提取 主要气象要素和±壤水分的时空分布格局，结合烟叶移栽所需的最适宜的气象因子和±壤 水分范围，通过GIS确定烟区最适宜移栽时间在空间上的分布格局。
2. 如权利要求1所述的复杂山区烤烟适宜移栽期空间分布的确定方法，其特征在于， 所述复杂山区烤烟适宜移栽期空间分布的确定方法具体包括： 步骤一，获取气象站数据、DEM数据、MODIS数据和±壤水分实测数据； 步骤二，通过获取的气象站数据、DEM数据、MODIS数据对复杂山区气象因子时空做分 布的模拟；通过获取的MODIS数据和±壤水分实测数据对复杂山区的±壤水分做时空分布 模拟； 步骤S，得到降水量空间分布格局、气温空间分布格局W及上壤水分空间分布格局； 步骤四，将获取的降水量空间分布格局、气温空间分布格局^及±壤水分空间分布格 局数据，进行时空叠加分析，得到烟叶最适宜移栽的气温、降水和±壤湿度范围。
3. 如权利要求2所述的复杂山区烤烟适宜移栽期空间分布的确定方法，其特征在于， 所述气象因子空间分布模拟具体包括： 月平均气温表示为： T' =a+bH+cQ+ds; 式中，T'为月气温的模拟值；H为海拔高度；Q为月平均太阳总福射；S为月平均日照 百分率；a、b、C、d分别为用最小二乘法确定的回归系数，使用日照百分率作为影响地面有 效福射的参数；另： AT=T-r 式中，T为气象站观测的月平均气温，AT为月平均气温实测值与模拟值之差，AT为其 他因素对平均气温的综合影响，at由上面计算得到的AT使用IDW插值法内插得到，台站 月平均气温预测模型表示为： T二a+bH+cQ+ds+AT; 即复杂地形下月平均气温TaP的空间预测模型为； Ta0 二a+bH+cQa0 +ds+AT; 降水量： 降水量空间分布预测模型： Py=aX+bY+地+抓； 式中，Py为气象站点降雨量预测值，X、Y为地理坐标，H为海拔，W为MODIS大气可降水 产品。
4. 如权利要求2所述的复杂山区烤烟适宜移栽期空间分布的确定方法，其特征在于， 所述±壤水分空间分布模拟具体包括： 利用MODIS遥感影像数据，建立温度植被干旱指数TVDI模型，模型定义为；
【专利摘要】本发明公开了一种复杂山区烤烟适宜移栽期空间分布的确定方法，所述复杂山区烤烟适宜移栽期空间分布的确定方法利用MODIS遥感影像数据和DEM高程数据，结合烟区地面观测数据，通过数学建模，构建烟区逐旬气象、土壤水分时空变化格局的模拟方法，提取主要气象要素和土壤水分的时空分布格局，结合烟叶移栽所需的最适宜的气象因子和土壤水分范围，确定该烟区最适宜移栽时间在空间上的分布格局。本发明的方法简单，使用方便较好的解决了传统基于稀疏气象站点和少数土壤采样点数据很难准确反映复杂山区气象及土壤水分的空间分布格局，难以满足准确确定复杂山区不同区域最适宜烟叶移栽期的问题。
【IPC分类】G06Q50-02
【公开号】CN104851048
【申请号】CN201510284932
【发明人】李启权, 王昌全, 李冰, 高雪松, 袁大刚, 杨娟, 白根川, 张倩
【申请人】四川农业大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月28日