阅读说明：本技术 一种农作物干旱监测方法及设备 (Crop drought monitoring method and equipment ) 是由 梁守真 刘涛 隋学艳 王猛 侯学会 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明属于遥感技术领域,具体涉及一种农作物干旱监测方法及设备,所述方法包括：具体步骤如下：1,确定农作物含水率光敏感波长：2,确定显著相关的波长λ<Sub>m</Sub>,测量反射率随待监测农作物含水量的变化曲线；3,确定优选测量角度；4,通过检测数据计算得到待监测农作物的含水量；5,评估待监测农作物干旱情况。本发明通过建立不同农作物在其显著相关波长λ<Sub>m</Sub>下的反射率随待监测农作物含水量的变化曲线,能够更加有针对性的通过遥感技术识别农作物干旱情况,通过测定优选测量角度,实现更高效的监测。(The invention belongs to the technical field of remote sensing, and particularly relates to a crop drought monitoring method and equipment, wherein the method comprises the following steps: the method comprises the following specific steps: 1, determining the photosensitive wavelength of the water content of crops: 2, determining the wavelength λ of significant correlation m Measuring the change curve of the reflectivity along with the water content of the crops to be monitored; 3, determining a preferred measuring angle; 4, calculating the water content of the crops to be monitored through the detection data; and 5, evaluating the drought condition of the crops to be monitored. The invention establishes the wavelength lambda of different crops in the significant correlation wavelength thereof m The change curve of the reflectivity along with the water content of the crops to be monitored can identify the drought conditions of the crops more pertinently through a remote sensing technology, and the more efficient monitoring is realized by measuring the optimal measurement angle.)

一种农作物干旱监测方法及设备

技术领域

本发明涉及遥感技术领域，具体为一种农作物干旱监测方法及设备。

背景技术

遥感技术是从地面到空间各种对地球、天体观测的综合性技术系统的总称，由遥感平台、遥感仪器以及信息接受、处理与分析应用等分系统组成；随着我国空间技术的发展，卫星遥感技术被应用到越来越多的行业中，各种遥感卫星应用中心逐渐被建立，并向外部用户提供数据服务。

现阶段遥感技术在农业干旱监测方面的研究越来越多，随着全球农业干旱的发生越来越频繁，对于农业干旱的监测越来越得到重视。遥感技术对农业干旱的监测主要是利用农作物在不同状态下对特定光谱的反射率的差异，判断农作物的含水量状态。

由于不同的农作物的生长环境及本身特性不同，在不同状态下，对于不同波长光谱的反射率有显著差异，并且由于环境地势等原因，观测角度对监测结果也有巨大影响。现有技术中，只是简单的采集数据并计算农业遥感监测指数，并不能针对特定农作物的特定生长状态做出精确地判断。

如现有专利中涉及一种多源遥感数据的农业干旱监测方法，该方法选取最常用的四大类(16个)农业干旱遥感监测指标：作物冠层温度变化(4个)、作物形态和植被绿度变化(5个)、土壤水分变化(3个)以及作物冠层含水量(4)，结合采用研究区监测站点标准化潜在蒸散发指标SPEI和20cm土壤墒情数据对构建的综合遥感干旱模型进行检验和矫正，可以大范围实时对数据采集地区进行干旱监测和评估。该方法可以在精细空间尺度上对农业干旱灾害进行连续、动态、定量化、可视化的监测与分析研究，为防灾减灾提供决策支持和信息服务。但是，其不能针对特定农作物的特定生长环境做出针对性的计算和判断。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种农作物干旱监测方法及设备，用于针对特定条件下的特定农作物干旱程度进行遥感监测。

一种农作物干旱监测方法，具体步骤如下：

步骤1，确定农作物含水率光敏感波长：

步骤2，在水敏感波长下测量待监测农作物完全水饱和叶片室温下逐渐干燥时的反射率值，确定显著相关的波长λ_m，并记录反射率随待监测农作物含水量的变化曲线；

步骤3，选定参考区，并通过不同角度进行遥感测试，找到农作物含水率光敏感波长下，反射率最低的点，确定优选测量角度；

步骤4，通过卫星遥感在优选测量角度下，测试农作物含水率光敏感波长处待监测农作物区域的反射率为K_m，对比步骤2中的反射率随待监测农作物含水量的变化曲线，得到待监测农作物的含水量为x％；

步骤5，评估待监测农作物干旱情况；

1)建立农作物干旱状态含水率对照表：通过专家评定法针对不同的农作物确定影响农作物产量的标准干旱状态，并测定标准干旱状态下的含水率为P％；

2)当步骤4中所得待监测农作物含水量为P％＜x％＜(P+5％)时，发出干旱警报。

进一步地，步骤1中，确定农作物含水率光敏感波长的具体步骤如下：

1)随机选取待监测区域内待监测农作物10株作为样本，用水饱和灌溉2～3天；

2)在测量前30分钟摘取样本株，采用美国ASD公司生产的FieldSpec Pro FR光谱仪测定，视场角为25°，在范围为350～2500nm的近红外和短波红外范围内，单向检测得出反射率并记录；去除包络线，使可见光红外波段的特征显著增强；

3)建立反射率随检测波长的变化曲线，去除包络线，从包络线去除线中得到较强吸收特征峰处的波长分别为λ₁、λ₂、λ₃、λ₄……。

进一步地，步骤2的具体步骤包括如下：

1)选取500株待监测农作物，进行饱和灌溉2～3天；

2)在检测前30min摘取待监测农作物，置于室温下，自然风干；每隔1小时，抽取5株进行测试；分别测量步骤1中所得到的较强吸收特征峰处波长λ₁、λ₂、λ₃、λ₄……的反射率求均值，并测量植株含水量求均值；

3)分别建立在较强吸收特征峰处波长λ₁、λ₂、λ₃、λ₄……下，反射率随待监测农作物含水量的变化曲线；

4)对比反射率随待监测农作物含水量的变化曲线，确定显著相关的波长λ_m，并采用该波长下反射率随待监测农作物含水量的变化曲线作为参考曲线。

进一步地，步骤3的具体操作步骤如下：

1)在待监测的农作物区域内选取参考区，采用波长λ_m，在观测天顶角30°，60°，90°下，分别在观测方位角-60°、-30°、0°、30°、60°测量反射率；

2)以反射率最低值处对应的观测天顶角和观测方位角作为优选测量角度。

进一步地，步骤3中的优选测量角度每一周更新一次。

进一步地，步骤4中，测量裸土状态对波长λ_m的反射率为K_n，将K_n加权重R从K_m中去除，权重R的值由专家评定法得到。

一种农作物干旱监测设备，包括：数据库模块，监测角度确定模块，遥感接受模块，数据处理模块，无线通信模块；数据库模块，监测角度确定模块，遥感接受模块分别连接数据处理模块，数据处理模块连接无线通信模块，无线通信模块连接云端服务器。

数据库模块，用于存储不同种类待监测农作物在显著相关波长λ_m下，反射率随待监测农作物含水量的变化曲线；

监测角度确定模块，用于实时采集显著相关波长λ_m下，各观测角度的反射率，判断得到优选测量角度；

遥感接受模块，用于接受遥感数据信息；

数据处理模块，用于参照反射率随待监测农作物含水量的变化曲线对比遥感数据信息，得到待监测农作物的干旱情况。

云端服务器，用于向用户发送监测结果信息。

进一步地，数据处理模块还计算处理得到四种植被指数NDVI、EVI、WI、NDII。

本发明的有益效果是：

1、本发明所述农作物干旱监测方法，通过建立不同农作物在其显著相关波长λ_m下的反射率随待监测农作物含水量的变化曲线，能够更加有针对性的通过遥感技术识别农作物干旱情况。

2、本发明所述农作物干旱监测方法，通过测定优选测量角度，实现更高效的监测。

3、本发明所述农作物干旱监测方法，去除土壤的放射率背景值，能够得到更准确的测量数据。

附图说明

图1为本发明所述农作物干旱监测设备的连接结构图。

图中：1-数据库模块，2-监测角度确定模块，3-遥感接受模块，4-数据处理模块，5-无线通信模块，6-云端服务器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

一种农作物干旱监测方法，具体步骤如下：

步骤1，确定农作物含水率光敏感波长，具体步骤包括：

1)随机选取待监测区域内待监测农作物10株作为样本，用水饱和灌溉2～3天；

2)在测量前30分钟摘取样本株，采用美国ASD公司生产的FieldSpec Pro FR光谱仪测定，视场角为25°，在范围为350～2500nm的近红外和短波红外范围内，单向检测得出反射率并记录；去除包络线，使可见光红外波段的特征显著增强；

3)建立反射率随检测波长的变化曲线，去除包络线，从包络线去除线中得到较强吸收特征峰处的波长分别为λ₁、λ₂、λ₃、λ₄……

步骤2，在水敏感波长下测量待监测农作物完全水饱和叶片室温下逐渐干燥时的反射率值，确定显著相关的波长λ_m，并记录反射率随待监测农作物含水量的变化曲线；具体步骤包括如下：

1)选取500株待监测农作物，进行饱和灌溉2～3天；

2)在检测前30min摘取待监测农作物，置于室温下，自然风干；每隔1小时，抽取5株进行测试；分别测量步骤1中所得到的较强吸收特征峰处波长λ₁、λ₂、λ₃、λ₄……的反射率求均值，并测量植株含水量求均值；

3)分别建立在较强吸收特征峰处波长λ₁、λ₂、λ₃、λ₄……下，反射率随待监测农作物含水量的变化曲线；

4)对比反射率随待监测农作物含水量的变化曲线，确定显著相关的波长λ_m，并采用该波长下反射率随待监测农作物含水量的变化曲线作为参考曲线。

步骤3，选定参考区，并通过不同角度进行遥感测试，找到农作物含水率光敏感波长下，反射率最低的点，确定优选测量角度；具体操作步骤如下：

1)在待监测的农作物区域内选取参考区，采用波长λ_m，在观测天顶角30°，60°，90°下，分别在观测方位角-60°、-30°、0°、30°、60°测量反射率；

2)以反射率最低值处对应的观测天顶角和观测方位角作为优选测量角度。

优选测量角度每一周更新一次。

步骤4，通过卫星遥感在优选测量角度下，测试农作物含水率光敏感波长处待监测农作物区域的反射率为K_m，对比步骤2中的反射率随待监测农作物含水量的变化曲线，得到待监测农作物的含水量为x％；其中，测量裸土状态对波长λ_m的反射率为K_n，将K_n加权重R从K_m中去除，权重R的值由专家评定法得到。

步骤5，评估待监测农作物干旱情况：

1)建立农作物干旱状态含水率对照表：通过专家评定法针对不同的农作物确定影响农作物产量的标准干旱状态，并测定标准干旱状态下的含水率为P％；

2)当步骤4中所得待监测农作物含水量为P％＜x％＜(P+5％)时，发出干旱警报。

一种农作物干旱监测设备，包括：数据库模块1，监测角度确定模块2，遥感接受模块3，数据处理模块4，无线通信模块5；数据库模块1，监测角度确定模块2，遥感接受模块3分别连接数据处理模块4，数据处理模块4连接无线通信模块5，无线通信模块5连接云端服务器6。

数据库模块1，用于存储不同种类待监测农作物在显著相关波长λ_m下，反射率随待监测农作物含水量的变化曲线；

监测角度确定模块2，用于实时采集显著相关波长λ_m下，各观测角度的反射率，判断得到优选测量角度；

遥感接受模块3，用于接受遥感数据信息；

数据处理模块4，用于参照反射率随待监测农作物含水量的变化曲线对比遥感数据信息，得到待监测农作物的干旱情况。

云端服务器6，用于向用户发送监测结果信息。

进一步地，数据处理模块4还计算处理得到四种植被指数NDVI、EVI、WI、NDII用于辅助研究。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。