專利名稱：大田冬小麥白粉病遙感快速監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冬小麥病害監(jiān)測方法，具體是一種大田冬小麥白粉病遙感快速監(jiān)測方法，屬于農(nóng)作物生長監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
白粉病是我國冬小麥的重要病害之一,在氣溫適宜,相對濕度大于70%,長勢稠密條件下，常常造成病害發(fā)生，病害可入侵冬小麥植株地上部各器官，尤以葉片和葉鞘危害為主，有時(shí)穎殼和麥芒也會受到危害，屬于跨區(qū)域氣候性病害，具有發(fā)病率高、發(fā)生范圍廣、流行性強(qiáng)的特點(diǎn)。如果沒有及時(shí)監(jiān)測和防治，一旦爆發(fā)，往往會造成冬小麥大面積減產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至絕產(chǎn)，造成無法挽回的經(jīng)濟(jì)損失，因此，對大面積冬小麥白粉病的及時(shí)監(jiān)測一直是學(xué)術(shù)界研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。長期以來，傳統(tǒng)的對麥田實(shí)地取樣調(diào)查一直是冬小麥白粉病識別和監(jiān)測的主要手段，雖已在冬小麥病害測報(bào)和防治方面發(fā)揮了重要的作用，但對于大面積冬小麥白粉病發(fā)生而言，這種傳統(tǒng)的測報(bào)方法不僅需花費(fèi)大量的人力和時(shí)間，取樣的范圍和樣本量也較為有限，很難及時(shí)獲得大范圍的病情數(shù)據(jù)資料，且測報(bào)信息較為滯后，在很大程度上影響了監(jiān)測的精確度和防治措施的準(zhǔn)確實(shí)施。所以，迫切需要大范圍、及時(shí)、準(zhǔn)確、相對成本較低的遙感監(jiān)測技術(shù)來解決大面積冬小麥白粉病的快速監(jiān)測問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種大田冬小麥白粉病遙感快速監(jiān)測方法，該方法可以大范圍、及時(shí)、準(zhǔn)確、相對成本較低的監(jiān)測大田冬小麥白粉病的發(fā)生情況。解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種大田冬小麥白粉病遙感快速監(jiān)測方法，它是綜合利用遙感植被指數(shù)、冬小麥植株葉片葉綠素含量、葉片水分含量和麥田日均氣溫4類信息進(jìn)行大田冬小麥白粉病發(fā)生情況的監(jiān)測方法，主要算法為，PID =aXNDVI+bXTem+cXLCHC+dXLWC+e。其中，PID為冬小麥白粉病病情指數(shù)，NDVI為遙感植被指數(shù)，Tem為麥田日均氣溫，LCHC為冬小麥植株葉片葉綠素含量，LffC為冬小麥植株葉片水分含量，a、b、C、d和e均為算法系數(shù)。遙感植被指數(shù)NDVI，是衛(wèi)星遙感影像的近紅外波段反射率和紅光反射率之差與近紅外波段反射率和紅光反射率之和的比值，取值范圍O. 26 O. 80。本發(fā)明使用的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)均為價(jià)格較低、可共享的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，包括環(huán)境星數(shù)據(jù)、TM遙感數(shù)據(jù)和北京星I號數(shù)據(jù)。麥田日均氣溫Tem的計(jì)算單位為。C，是遙感衛(wèi)星過境前5天(包括遙感衛(wèi)星過境當(dāng)天)的麥田日平均氣溫的平均值，取值范圍12°C 26°C。冬小麥植株葉片葉綠素含量LCHC的計(jì)算單位為％，通過地面監(jiān)測樣點(diǎn)測量獲取。與過境衛(wèi)星影像同步，在縣級區(qū)域布設(shè)10個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)，每個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)需定位于冬小麥連片種植面積大于10000平方米的中心位置，每個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)之間距離在3公里左右。10個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)冬小麥植株全綠葉片葉綠素含量的平均值就是模型算法中的冬小麥植株葉片葉綠素含量LCHC值，取值范圍20% 50%。冬小麥植株葉片水分含量LWC是對土壤水分與大氣濕度的綜合表征，其計(jì)算單位為％，通過地面監(jiān)測樣點(diǎn)測量獲取。與過境衛(wèi)星影像同步，在縣級區(qū)域布設(shè)10個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)，每個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)需定位于冬小麥連片種植面積大于10000平方米的中心位置，每個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)之間距離在3公里左右。10個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)冬小麥植株全綠葉片水分含量的平均值就是模型算法中冬小麥植株葉片水分含量LWC值，取值范圍本發(fā)明中a、b、c、d和e算法系數(shù)的取值分別為32. 14,0. 76,-1. 67,-0. 8和75. 16。在遙感數(shù)據(jù)處理軟件ERDAS IMAGINE中，運(yùn)行Modeler模塊，分別輸入衛(wèi)星遙感影像和本發(fā)明中的冬小麥白粉病病情指數(shù)算法，經(jīng)過病情分級運(yùn)算即可得到區(qū)域大田冬小麥白粉病遙感監(jiān)測信息I。病情分級依據(jù)病情指數(shù)等級劃分，PID在0% 10%之間為輕度病害，在10% 45%之間為中等病害，在45 80%之間為重度病害，在80% 100%之間為極嚴(yán)重病害。在地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS中，將區(qū)域大田冬小麥白粉病遙感監(jiān)測信息I制作成冬小麥白粉病遙感監(jiān)測專題信息圖，如圖1所示，并添加圖題2、圖例3標(biāo)識。方便使用者領(lǐng)會和應(yīng)用大田冬小麥白粉病發(fā)生狀況遙感監(jiān)測信息，并可統(tǒng)計(jì)得到冬小麥白粉病不同危害等級的分布與面積信息。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供了一種大田冬小麥白粉病遙感快速監(jiān)測方法，優(yōu)點(diǎn)在于1、利用衛(wèi)星遙感影像和地面的容易獲取的農(nóng)田環(huán)境溫度、少量樣點(diǎn)冬小麥植株葉綠素與水分含量數(shù)據(jù)信息，便可得到縣域大面積冬小麥白粉病發(fā)生信息；2、由于利用星地同步衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了病害監(jiān)測信息由點(diǎn)向面的擴(kuò)展，大幅度加大了對白粉病發(fā)生監(jiān)測范圍，增強(qiáng)了監(jiān)測的時(shí)效性；3、實(shí)際調(diào)查工作量減少，節(jié)約了人力和資源成本；4、制作的冬小麥白粉病遙感監(jiān)測專題信息圖，信息量大、直觀、便于基層農(nóng)業(yè)技術(shù)人員的認(rèn)知和使用，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理措施制定參考性較強(qiáng)。


圖1是利用本發(fā)明制作的興化市大田冬小麥白粉病遙感監(jiān)測專題信息2是利用本發(fā)明制作的沭陽市大田冬小麥白粉病遙感監(jiān)測專題信息圖
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 :
(1)在興化市冬小麥生長期間，查詢并訂購到4月16日(冬小麥開花期)興化市的環(huán)境衛(wèi)星遙感影像(空間分辨率為30米)，進(jìn)行幾何校正和大氣校正預(yù)處理后待用；
(2)與衛(wèi)星過境日同步，在興化市布設(shè)10個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)，每個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)定位于冬小麥連片種植面積大于10000平方米的中心位置，每個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)之間距離在3公里左右；
(3)地面監(jiān)測點(diǎn)冬小麥植株葉片葉綠素含量信息采集，共采集10個(gè)點(diǎn)，然后求取平均值，本例中冬小麥植株葉片葉綠素含量平均值為32. 84% ；
(4)地面監(jiān)測點(diǎn)冬小麥植株葉片水分含量信息采集，共采集10個(gè)點(diǎn)，然后求取平均值，本例中冬小麥植株葉片水分含量平均值為26. 24% ； (5)麥田日均氣溫?cái)?shù)據(jù)由當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)部門得到，將4月12日到16日連續(xù)5日(遙感衛(wèi)星過境前5天)的麥田日均氣溫相加然后求取平均值，本例中求得的麥田日均氣溫的平均值為 20. 72 0C ；
(6)在遙感數(shù)據(jù)處理軟件ERDASIMAGINE中，運(yùn)行Modeler模塊，輸入預(yù)處理后的興化市衛(wèi)星遙感影像和本發(fā)明中的冬小麥白粉病病情指數(shù)算法，算法中系數(shù)a、b、c、d和e分別取值為32. 14,0. 76、-1. 67、-O. 8和75. 16，經(jīng)過病情分級運(yùn)算即可得到區(qū)域大田冬小麥白粉病遙感監(jiān)測信息I ;
(7)在地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS中，調(diào)入?yún)^(qū)域大田冬小麥白粉病遙感監(jiān)測信息1，添加圖題2和圖例3標(biāo)識，制作成興化市冬小麥白粉病遙感監(jiān)測專題信息圖，如圖1所示，即可發(fā)布與使用。實(shí)施例2:
(1)在沭陽市冬小麥生長期間，查詢并訂購到4月26日(冬小麥開花期)沭陽市的環(huán)境衛(wèi)星遙感影像(空間分辨率為30米)，進(jìn)行幾何校正和大氣校正預(yù)處理后待用；
(2)與衛(wèi)星過境日同步，在沭陽市布設(shè)10個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)，每個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)定位于冬小麥連片種植面積大于10000平方米的中心位置，每個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)之間距離在3公里左右；
(3)地面監(jiān)測點(diǎn)冬小麥植株葉片葉綠素含量信息采集，共采集10個(gè)點(diǎn)，然后求取平均值，本例中冬小麥植株葉片葉綠素含量平均值為33. 45% ；
(4)地面監(jiān)測點(diǎn)冬小麥植株葉片水分含量信息采集，共采集10個(gè)點(diǎn)，然后求取平均值，本例中冬小麥植株葉片水分含量平均值為27. 64% ；
(5)麥田日均氣溫?cái)?shù)據(jù)由當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)部門得到，將4月22日到26日連續(xù)5目(遙感衛(wèi)星過境前5天)的麥田日平均氣溫相加然后求取平均值，本例中求得的麥田日均氣溫的平均值為 18. 18 0C ；
(6)在遙感數(shù)據(jù)處理軟件ERDASIMAGINE中，運(yùn)行Modeler模塊，輸入預(yù)處理后的沭陽市衛(wèi)星遙感影像和本發(fā)明中的冬小麥白粉病病情指數(shù)算法，算法系數(shù)a、b、C、d和e分別取值為32. 14,0. 76、-1. 67、-O. 8和75. 16，經(jīng)過病情分級運(yùn)算即可得到區(qū)域大田冬小麥白粉病遙感監(jiān)測信息4 ；
(7)在地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS中，調(diào)入?yún)^(qū)域大田冬小麥白粉病遙感監(jiān)測信息4，添加圖題5和圖例6標(biāo)識，制作成沭陽市冬小麥開花期白粉病遙感監(jiān)測專題信息圖，如圖2所示，即可發(fā)布與使用。
權(quán)利要求
1.一種大田冬小麥白粉病遙感快速監(jiān)測方法，其特征在于:綜合利用遙感植被指數(shù)、冬小麥植株葉片葉綠素含量、葉片水分含量和麥田日均氣溫4類信息進(jìn)行大田冬小麥白粉病發(fā)生情況的監(jiān)測，主要算法為，PID = aXNDVI+bXTem+cXLCHC+dXLWC+e,PID為冬小麥白粉病病情指數(shù)，NDVI為遙感植被指數(shù)，Tem為麥田日均氣溫，LCHC為冬小麥植株葉片葉綠素含量，LffC為冬小麥植株葉片水分含量，a、b、C、d和e均為算法系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大田冬小麥白粉病遙感快速監(jiān)測方法，其特征在于:所述的遙感植被指數(shù)NDVI為衛(wèi)星遙感影像的近紅外波段反射率和紅光波段反射率之差與近紅外波段反射率和紅光波段反射率之和的比值，取值范圍0.26 0.80。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大田冬小麥白粉病遙感快速監(jiān)測方法，其特征在于:所述的麥田日均氣溫Tem的計(jì)算單位為V，是遙感衛(wèi)星過境前5天(包含遙感衛(wèi)星過境當(dāng)天)的麥田日平均氣溫的平均值，取值范圍12°C 26°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大田冬小麥白粉病遙感快速監(jiān)測方法，其特征在于:所述的冬小麥植株葉片葉綠素含量LCHC的計(jì)算單位是％，是在縣級區(qū)域布設(shè)10個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)的冬小麥植株全綠葉片葉綠素含量的平均值，取值范圍20% 50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大田冬小麥白粉病遙感快速監(jiān)測方法，其特征在于:所述的冬小麥植株葉片水分含量LWC的計(jì)算單位是％，是在縣級區(qū)域布設(shè)10個(gè)地面監(jiān)測點(diǎn)的冬小麥植株全綠葉片水分含量的平均值，取值范圍20% 45%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大田冬小麥白粉病遙感快速監(jiān)測方法，其特征在于:所述的算法系數(shù)a、b、c、d和e取值分別為32.14,0.76、-1.67、-0.8和75.16。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大田冬小麥白粉病遙感快速監(jiān)測方法，其特征在于:所述的冬小麥白粉病病情指數(shù)PID的計(jì)算單位是％，PID的等級劃分為:PID在O % 10%之間為輕度病害，在10% 45%之間為中等病害，在45 80%之間為重度病害，在80% 100%之間為極嚴(yán)重病害。`
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大田冬小麥白粉病遙感快速監(jiān)測方法，屬于農(nóng)作物生長監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。針對傳統(tǒng)的大田冬小麥白粉病監(jiān)測方法存在人力和時(shí)間花費(fèi)大、監(jiān)測范圍和樣本量有限、測報(bào)信息滯后的問題，提出了一種大田冬小麥白粉病遙感快速監(jiān)測方法，它是利用遙感植被指數(shù)、冬小麥植株葉片葉綠素含量、葉片水分含量和麥田日均氣溫四類信息進(jìn)行大田冬小麥白粉病發(fā)生情況的監(jiān)測方法。其優(yōu)點(diǎn)是由于它綜合了衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、冬小麥長勢信息和氣候因素進(jìn)行大田冬小麥白粉病監(jiān)測，從而可大范圍、及時(shí)、準(zhǔn)確、相對成本較低的監(jiān)測大面積冬小麥白粉病發(fā)生情況；制作的冬小麥白粉病遙感監(jiān)測信息圖，信息量大、直觀、便于理解和使用，對于基層農(nóng)業(yè)管理措施制定參考性強(qiáng)。
文檔編號G01S17/89GK103076435SQ20131003519
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者李衛(wèi)國, 莊東英, 熊世為 申請人:江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院