一种作物病害发生范围监测方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种作物病害发生范围监测方法及系统，涉及农学监测【技术领域】。该方法包括：获取预设时间段内目标区域的作物病害数据及气象数据，建立病害发生程度与气象因子之间的关系模型；获取待预测年份目标区域的气象因子，通过关系模型得到待预测年份目标区域的病害发生程度；根据病害发生程度获取目标区域的遥感影像并进行预处理，提取目标区域作物的面积，确定作物病害发生范围监测的制图区域；确定作物病害监测的遥感指数SI，并根据所述遥感指数SI，在作物病害发生范围监测的制图区域内制图。本发明从病害发生机制出发，利用卫星遥感影像和病害光谱特征对疑似病害发生区域进行监测和制图，为大范围内病害防控管理提供重要决策依据。
【专利说明】一种作物病害发生范围监测方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及农学监测【技术领域】，具体涉及一种作物病害发生范围监测方法及系 统。
【背景技术】
[0002] 农作物病虫害是农业生产中的重要生物灾害，一直以来，都是制约农业高产、优 质、高效、生态、安全的主导因素。据联合国粮农组织估计，世界粮食产量常年因病虫害损失 18%。近年来，随着全球气候变暖、各类灾变事件频发，在一定程度上为病虫害的发生、流行 和传播提供了有利条件，使得病虫害的防控任务更加艰巨。冬小麦、夏玉米作为全球主要的 粮食作物，受病虫害威胁严重。目前作物病害主要的防控途径是喷洒农药，但我国农药喷洒 的随意性较大，由于缺乏大范围内病害发生风险的信息，往往出现风险较高的区域防控不 到位，而局部地区则由于喷洒过量导致农田环境污染，甚至药害的发生。因此，如何科学合 理地对一些面积较大的作物种植区的病害疑似发生范围进行监测和制图对于我国农业部 门进行大范围防控决策和指导有重要意义。
[0003] 普遍来看，作物病害的病菌分布与温度、湿度等气象因素密切相关，其在区域中的 潜在分布范围主要受这些气象因素影响，进而决定了病害适宜发生的范围。在病害监测方 面，现有的技术方法存在以下问题：（1)传统病害监测以目测手查为主，虽然精度较高，但 该方法耗时费力，主观性较强，无法覆盖农田整体，更无法适应大范围病害发生的调查。（2) 传统基于气象信息的病害发生预测模型以局地模型为主，且以多元回归等建模方式无法考 虑气象因子与病害发生之间的复杂关系，模型局限性较大，普适性较低。（3)缺少一种适合 大范围作物病害疑似发生范围的监测方法。
【发明内容】
[0004] (一）要解决的技术问题
[0005] 本发明要解决的技术问题是：如何基于气象和遥感影像信息设计一种能够适用于 大范围作物病害的监测方法。
[0006] (二）技术方案
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种作物病害发生范围监测方法，该方法 包括：
[0008] S1、获取预设时间段内目标区域的作物病害数据及气象数据，建立病害发生程度 与气象因子之间的关系模型；
[0009] S2、获取待预测年份目标区域的气象因子，根据所述气象因子通过所述关系模型 得到所述待预测年份目标区域的病害发生程度；
[0010] S3、根据所述病害发生程度获取所述目标区域的遥感影像并进行预处理，提取目 标区域作物的面积，确定作物病害发生范围监测的制图区域；
[0011] S4、确定作物病害发生范围监测的遥感指数SI，并根据所述遥感指数SI，在所述 作物病害发生范围监测的制图区域内制图。
[0012] 可选的，步骤S1之前还包括：
[0013] S0、选取目标区域及所述作物病害类型，所述作物病害数据与选取的作物病害类 型相对应。
[0014] 可选的，步骤S1具体包括：
[0015] S10、获取预设时间段内目标区域的作物病害数据及气象数据，根据所述作物病害 数据确定对应的病害发生程度，从所述气象数据中选取能够反映所述病害发生程度的气象 因子集合；
[0016] S11、根据所述病害发生程度及所述气象因子集合通过模糊综合评判法建立病害 发生程度与气象因子之间的关系模型。
[0017] 可选的，步骤S10中所述病害发生程度分为：一级轻发生、二级偏轻发生、三级中 等发生、四级偏重发生和五级大发生，不同类型病害参考相应的国家标准进行判定划分。
[0018] 可选的，步骤S2和S3之间还包括：
[0019] S30、预测所述目标区域的病害发生程度，并将病害发生程度包括三级以上的区域 确定为遥感监测的范围。
[0020] 可选的，步骤S4中所述确定作物病害监测的遥感指数SI具体包括：
[0021] S40、对目标区域中健康生长作物进行识别，获得目标区域中健康生长作物的光谱 特性；
[0022] S41、通过所述目标区域中健康生长作物的光谱特性及病害作物的光谱特性，得到 作物病害监测的遥感指数SI。
[0023] 可选的，步骤S41中所述作物病害监测的遥感指数SI为：
[0024]
【权利要求】
1. 一种作物病害发生范围监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 51、 获取预设时间段内目标区域的作物病害数据及气象数据，建立病害发生程度与气 象因子之间的关系模型； 52、 获取待预测年份目标区域的气象因子，根据所述气象因子通过所述关系模型得到 所述待预测年份目标区域的病害发生程度； 53、 根据所述病害发生程度获取所述目标区域的遥感影像并进行预处理，提取目标区 域作物的面积，确定作物病害发生范围监测的制图区域； 54、 确定作物病害发生范围监测的遥感指数SI，并根据所述遥感指数SI，在所述作物 病害发生范围监测的制图区域内制图。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1之前还包括： SO、选取目标区域及所述作物病害类型，所述作物病害数据与选取的作物病害类型相 对应。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1具体包括： 510、 获取预设时间段内目标区域的作物病害数据及气象数据，根据所述作物病害数据 确定对应的病害发生程度，从所述气象数据中选取能够反映所述病害发生程度的气象因子 集合； 511、 根据所述病害发生程度及所述气象因子集合通过模糊综合评判法建立病害发生 程度与气象因子之间的关系模型。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S10中所述病害发生程度分为：一级轻 发生、二级偏轻发生、三级中等发生、四级偏重发生和五级大发生，不同类型病害参考相应 的国家标准进行判定划分。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2和S3之间还包括： S30、预测所述目标区域的病害发生程度，并将病害发生程度包括三级以上的区域确定 为遥感监测的范围。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中所述确定作物病害监测的遥感指 数SI具体包括： 540、 对目标区域中健康生长作物进行识别，获得目标区域中健康生长作物的光谱特 性； 541、 通过所述目标区域中健康生长作物的光谱特性及病害作物的光谱特性，得到作物 病害监测的遥感指数SI。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S41中所述作物病害监测的遥感指数 SI 为··
其中，VISdis_为病害作物在可见光波段的平均反射率；VIS_ai为健康生长作物在可 见光波段的平均反射率；IRdise_为病害作物在红外波段的平均反射率；IRn?mal为健康生长 作物在红外波段的平均反射率；a，b为权重系数。
8. -种作物病害发生范围监测系统，其特征在于，该系统包括：气象数据输入模块、气 象模型构建模块、遥感数据处理模块、病害监测制图模块； 所述气象数据输入模块，用于获取预设时间段内目标区域的作物病害数据及气象数 据，建立病害发生程度与气象因子之间的关系模型； 所述气象模型构建模块，用于获取待预测年份目标区域的气象因子，根据所述气象因 子通过所述关系模型得到所述待预测年份目标区域的病害发生程度； 所述遥感数据处理模块，用于根据所述病害发生程度获取所述目标区域的遥感影像并 进行预处理，提取目标区域作物的面积，确定作物病害发生范围监测的制图区域； 所述病害监测制图模块，用于确定作物病害发生范围监测的遥感指数SI，并根据所述 遥感指数SI，在所述作物病害发生范围监测的制图区域内制图。
【文档编号】G01D21/02GK104089647SQ201410310413
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】张竞成, 杨贵军, 袁琳, 聂臣巍, 杨小冬, 宋晓宇, 杨浩, 龙慧灵, 冯海宽, 闫华 申请人:北京农业信息技术研究中心