冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種冬小麥揚花期赤霉病遙感監(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)大田冬小麥赤霉病監(jiān)測方法存在人力和時間花費大、監(jiān)測范圍和樣本量有限、測報信息滯后的問題，提出了一種冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測方法，它是利用冬小麥揚花期的兩種衛(wèi)星遙感植被指數(shù)和麥田日均氣溫數(shù)據(jù)進行冬小麥揚花期赤霉病發(fā)生情況的監(jiān)測方法。其優(yōu)點是由于利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和氣候因素進行冬小麥赤霉病監(jiān)測，從而可及時、大范圍、低成本的監(jiān)測大面積冬小麥赤霉病發(fā)生情況，利于及時實施植保防治，實現(xiàn)防災(zāi)減災(zāi)的目的。所制作的冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測信息圖，信息量大、直觀、易于理解和使用，對于輔助基層農(nóng)業(yè)技術(shù)人員制定管理措施作用明顯。
【專利說明】冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大田冬小麥病害監(jiān)測方法，具體是一種冬小麥揚花期赤霉病遙感監(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)】
[0002]赤霉病又名紅頭瘴、爛麥頭，是冬小麥的主要病害之一，不但影響冬小麥產(chǎn)量，還會引起麥粒腐敗變質(zhì)，嚴重時能致人畜中毒。赤霉病在各麥區(qū)都有發(fā)生，多分布于氣候濕潤、多雨的溫帶區(qū)域。從幼苗到籽粒灌漿各個生長階段都可受害，主要引起苗枯、莖干腐和穗腐，其中穗腐危害最重。冬小麥揚花期最易感病，在有菌源存在時，若遇連續(xù)3?5天的連陰雨，氣溫在16°C?25°C，極容易發(fā)生。因此，冬小麥揚花期進行赤霉病監(jiān)測與防治是最佳時期。
[0003]赤霉病具有發(fā)病率高、發(fā)生范圍廣、流行性強的特點。如果不能及時監(jiān)測和防治，一旦爆發(fā)，往往會造成冬小麥大面積減產(chǎn)與籽粒品質(zhì)下降，嚴重時會造成巨大經(jīng)濟損失，因此，對大田冬小麥赤霉病的有效監(jiān)測一直是政府部門和學(xué)術(shù)界關(guān)注的重點和熱點。
[0004]長期以來,傳統(tǒng)的對麥田人工實地抽樣調(diào)查一直是冬小麥赤霉病監(jiān)測的主要手段，雖已在冬小麥病害防治方面發(fā)揮了重要作用，但對于大面積冬小麥赤霉病發(fā)生而言，傳統(tǒng)的監(jiān)測方法不僅需花費大量的人力物力成本，且取樣范圍和樣本量也較為有限，很難及時獲得大范圍的病情數(shù)據(jù)信息，在很大程度上影響到防治措施的有效實施。所以，迫切需要及時、大范圍、低成本的遙感監(jiān)測方法來解決大面積農(nóng)田冬小麥赤霉病的監(jiān)測問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測方法，該方法可以大范圍、及時、低成本的監(jiān)測大田冬小麥揚花期赤霉病的發(fā)生情況。
[0006]解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測方法，它是利用冬小麥揚花期的兩種衛(wèi)星遙感植被指數(shù)和麥田日均氣溫數(shù)據(jù)進行冬小麥揚花期赤霉病發(fā)生情況的監(jiān)測方法。主要算法為，SID= (aX RDVI+b X TBVI+c) X TempFX 100，SID為冬小麥赤霉病病情指數(shù)，RDVI為遙感雙重化植被指數(shù)，TBVI為遙感三波段植被指數(shù)，TempF為麥田日均氣溫影響系數(shù)，a、b和c均為算法系數(shù)。
[0007]遙感雙重化植被指數(shù)RDVI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間的非線性組合關(guān)系,其算法為,Rdvi=Vmw x dvi ,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?0.85，DVI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，取值范圍0.40?0.82。
[0008]遙感三波段植被指數(shù)TBVI為衛(wèi)星遙感影像的近紅外波段反射率、紅光波段反射率和綠光波段反射率之間的非線性組合關(guān)系，其算法為TBVI=0.6 X (Rnir-Rgreen)-(Rred-Rgreen)，Rnir為衛(wèi)星遙感影像近紅外波段反射率，取值范圍0.51?0.98，Rred為衛(wèi)星遙感影像紅光波段反射率，取值范圍0.051?0.082，Rgreen為衛(wèi)星遙感影像綠光波段反射率，取值范圍0.061?0.085。
[0009]麥田日均氣溫影響系數(shù)TempF表示了日均氣溫變化對冬小麥赤霉病發(fā)生的影響作用，其算法為TempF= VfTemp - 16 )/(25 - 16 )，Temp為麥田日均氣溫，計算單位為V，是
遙感衛(wèi)星過境前5天(包含遙感衛(wèi)星過境當天)的麥田日平均氣溫的平均值，取值范圍16°C?25°C，若日平均氣溫低于16°C時按16°C取值，若日平均氣溫高于25°C時按25°C取值。
[0010]本發(fā)明中算法系數(shù)a、b和C取值分別為-0.5249、-0.3054和0.9292。
[0011]在遙感數(shù)據(jù)處理軟件ERDAS IMAGINE中，運行Modeler模塊，分別輸入衛(wèi)星遙感影像和本發(fā)明中的冬小麥赤霉病病情指數(shù)算法，經(jīng)過病情分級運算即可得到區(qū)域大田冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測信息I。病情分級依據(jù)病情指數(shù)等級劃分，SID為O %時無病害發(fā)生，在0%?10%之間為輕微病害，在10%?40%之間為較重病害，在40?70%之間為嚴重病害，在70%?100%之間為極重病害。
[0012]在地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS中，將區(qū)域大田冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測信息I制作成冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測專題信息圖，如說明書附圖所示，并添加圖標題2、圖例3、比例尺4、指北針5標識。方便使用者領(lǐng)會和應(yīng)用大田冬小麥揚花期赤霉病發(fā)生狀況遙感監(jiān)測信息，可統(tǒng)計得到冬小麥揚花期赤霉病不同危害等級的分布與面積信息數(shù)據(jù)。
[0013]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供了一種冬小麥揚花期赤霉病遙感快速監(jiān)測方法，優(yōu)點在于:1、利用衛(wèi)星遙感影像和地面容易獲取的農(nóng)田環(huán)境溫度數(shù)據(jù)信息，便可得到縣域大面積冬小麥揚花期赤霉病發(fā)生與空間分布信息；2、由于利用星地同步衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了病害監(jiān)測信息由點向面的擴展，大幅度加大了對揚花期赤霉病發(fā)生監(jiān)測范圍，增強了監(jiān)測的時效性；3、實際調(diào)查工作量減少，節(jié)約了人力和資源成本；4、制作的冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測專題信息圖，信息量大、直觀、便于基層農(nóng)業(yè)技術(shù)人員的認知和使用，對于冬小麥病害防治措施制定作用明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖是利用本發(fā)明制作的興化市冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測專題信息圖【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖與實施案例對本發(fā)明做進一步詳細說明:
(1)在興化市冬小麥揚花期間，查詢并訂購到5月4日興化市的環(huán)境衛(wèi)星遙感影像(空間分辨率為30米)，進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)15個地面監(jiān)測點，每個地面監(jiān)測點定位于冬小麥連片種植面積大于10000平方米的中心位置，每個地面監(jiān)測點之間距離在3公里左右；
(3)地面監(jiān)測點麥田氣溫數(shù)據(jù)信息采集，共采集15個點，然后求取單日氣溫均值，將4月30日到5月4日連續(xù)5日(遙感衛(wèi)星過境前5天)的麥田單日氣溫均值相加求取麥田日均氣溫平均值，本例中求得的麥田日均氣溫的平均值為21.68°C ;
(4)在遙感數(shù)據(jù)處理軟件ERDASIMAGINE中，運行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)明中的冬小麥揚花期赤霉病病情指數(shù)算法，算法中系數(shù)a、b和c分別取值為-0.5249,-0.3054和0.9292，經(jīng)過病情分級運算即可得到大田冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測信息I ;
(5)在地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS中，調(diào)入大田冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測信息1，添加圖標題2、圖例3、比例尺4、指北針5標識，制作成興化市冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測專題信息圖，如說明書附圖所示，即可發(fā)布與使用。
【權(quán)利要求】
1.一種冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測方法，其特征在于:利用兩種遙感植被指數(shù)和麥田日均氣溫數(shù)據(jù)進行冬小麥揚花期赤霉病發(fā)生情況的監(jiān)測，主要算法為，SID= (aX RDVI+b X TBVI+c) XTempFX 100, SID為冬小麥赤霉病病情指數(shù)，RDVI為遙感雙重化植被指數(shù)，TBVI為遙感三波段植被指數(shù)，TempF為麥田日均氣溫影響系數(shù)，a、b和c均為算法系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測方法，其特征在于:所述的遙感雙重化植被指數(shù)RDVI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間的非線性組合關(guān)系，其算法為，RDVI=VMW xDVI , 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?0.85，DVI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，取值范圍0.40 ?0.82。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測方法，其特征在于:所述的遙感三波段植被指數(shù)TBVI為衛(wèi)星遙感影像的近紅外波段反射率、紅光波段反射率和綠光波段反射率之間的非線性組合關(guān)系，其算法為TBVI=0.6 X (Rnir-Rgreen)-(Rred-Rgreen), Rnir為衛(wèi)星遙感影像近紅外波段反射率，取值范圍0.51?0.98，Rred為衛(wèi)星遙感影像紅光波段反射率，取值范圍0.051?0.082，Rgreen為衛(wèi)星遙感影像綠光波段反射率，取值范圍 0.061 ?0.085。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測方法，其特征在于:所述的麥田日均氣溫影響系數(shù)TempF表示了日均氣溫變化對冬小麥赤霉病發(fā)生的影響作用，其算法為TempF= VfTewp -16 )/(25 - 16 )，Temp為麥田日均氣溫，計算單位為V，是遙感衛(wèi)星過境前5天(包含遙感衛(wèi)星過境當天)的麥田日平均氣溫的平均值，取值范圍16°C?25°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測方法，其特征在于:所述的算法系數(shù)a、b和c取值分別為-0.5249、-0.3054和0.9292。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冬小麥揚花期赤霉病遙感監(jiān)測方法，其特征在于:所述的冬小麥赤霉病病情指數(shù)SID的計算單位是％，SID的等級劃分為:SID為O %時無病害發(fā)生，在0%?10%之間為輕微病害，在10%?40%之間為較重病害，在40?70%之間為嚴重病害，在70%?100%之間為極重病害。
【文檔編號】G01N33/00GK103630651SQ201310576604
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】李衛(wèi)國, 熊世為, 莊冬英 申請人:江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院