農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警預(yù)報(bào)監(jiān)測裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測裝置，包括：墑情數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊，干旱情況評價(jià)模塊，信息發(fā)布模塊，數(shù)據(jù)庫和中長期氣象預(yù)報(bào)接口。本發(fā)明還提供了能夠基于上述裝置的農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測方法。本發(fā)明是根據(jù)實(shí)時(shí)采集的不同地域的土壤墑情信息再結(jié)合第三方提供的未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)降水、溫度信息，預(yù)測不同地域未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)作物水分盈虧情況，并進(jìn)行基于所述作物水分盈虧情況的干旱區(qū)劃劃分。這樣有利于及時(shí)的發(fā)現(xiàn)旱情，以便能合理調(diào)配水資源以應(yīng)對災(zāi)情。實(shí)現(xiàn)對干旱全面監(jiān)測、科學(xué)評估和預(yù)警，對解決農(nóng)業(yè)干旱或洪澇造成的損失具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。
【專利說明】農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警預(yù)報(bào)監(jiān)測裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)、水資源開發(fā)利用領(lǐng)域，尤其涉及一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警預(yù)報(bào)監(jiān)測裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，龐大的人口基數(shù)對糧食的需求形成剛性約束。然而，我國特殊的地理地貌和地域氣候特點(diǎn)使得農(nóng)業(yè)面臨著眾多自然災(zāi)害。而干旱是影響我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要自然災(zāi)害之一，每年應(yīng)旱災(zāi)損失的糧食占全國因?yàn)?zāi)損失糧食總量的一半。這一方面在于廣大農(nóng)民一直存在“靠天吃飯”的思想，另一方面，在于決策部門缺乏應(yīng)有的實(shí)時(shí)墑情、雨情分析信息，無法及時(shí)的進(jìn)行農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警。
[0003]面對全球性的旱澇事件廣發(fā)和頻發(fā)的態(tài)勢，我國干旱頻發(fā)、影響程度快速加重，并成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重大障礙性因素的現(xiàn)實(shí)情況，而目前我國國內(nèi)農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測預(yù)警體系是建立在土壤含水量基礎(chǔ)上，基本沒有系統(tǒng)的結(jié)合氣象系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)需水規(guī)律開展包括農(nóng)業(yè)干旱全面監(jiān)測、評估和預(yù)警的體系。即使在農(nóng)業(yè)干旱的監(jiān)測方面，目前也主要集中于土壤水分站點(diǎn)的監(jiān)測方面，并沒有依據(jù)農(nóng)作物是否真正缺水這一客觀科學(xué)事實(shí)進(jìn)行系統(tǒng)分析，結(jié)合氣象預(yù)報(bào)的研究更是沒有。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測只通過土壤水分站點(diǎn)的監(jiān)測這一技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種系統(tǒng)地結(jié)合氣象系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)需水規(guī)律開展包括農(nóng)業(yè)干旱全面監(jiān)測、科學(xué)評估和預(yù)警的農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警預(yù)報(bào)監(jiān)測裝置和方法。
[0005]本發(fā)明提供了一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測裝置，包括:
[0006]墑情數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊，用于獲取不同地域的土壤墑情信息；
[0007]干旱情況評價(jià)模塊，用于根據(jù)所述不同地域的土壤墑情信息和未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)降水、溫度信息，預(yù)測所述不同地域所述未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)作物水分盈虧情況，并進(jìn)行基于所述作物水分盈虧情況的干旱區(qū)劃劃分。
[0008]進(jìn)一步地，上述農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測裝置，還包括:
[0009]數(shù)據(jù)庫，用于對所述土壤墑情信息、所述未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)作物水分盈虧情況和所述干旱區(qū)劃進(jìn)行保存、更新和查詢；
[0010]信息發(fā)布模塊，用于接收授權(quán)用戶通過互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器發(fā)出的數(shù)據(jù)查詢請求，通過查詢所述數(shù)據(jù)庫，為其提供相應(yīng)信息；
[0011 ] 中長期氣象預(yù)報(bào)接口，用于從第三方獲取所述未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)降水、溫度信息。
[0012]具體地，所述中長期氣象預(yù)報(bào)接口、所述干旱情況評價(jià)模塊和所述信息發(fā)布模塊共同構(gòu)成Web服務(wù)器。
[0013]具體地，所述墑情數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊，包括:
[0014]墑情數(shù)據(jù)采集子模塊，用于實(shí)時(shí)獲取所在地域的土壤墑情信息和地理位置；[0015]網(wǎng)關(guān)模塊，與所述墑情數(shù)據(jù)采集子模塊連接，用于匯總不同地域的每個(gè)地域的土壤墑情信息和地理位置，并對所述土壤墑情信息和地理位置進(jìn)行上傳。
[0016]具體地，采用GIS平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對干旱區(qū)劃的劃分。
[0017]本發(fā)明還提供了一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測方法，包括如下步驟:
[0018]獲取不同地域的土壤墑情信息；
[0019]根據(jù)所述不同地域的土壤墑情信息和未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)降水、溫度信息，預(yù)測所述不同地域所述未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)作物水分盈虧情況，并進(jìn)行基于所述作物水分盈虧情況的干旱區(qū)劃劃分。
[0020]具體地，根據(jù)所述不同地域的土壤墑情信息和未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)降水、溫度信息，預(yù)測所述不同地域所述未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)作物水分盈虧情況，并進(jìn)行基于所述作物水分盈虧情況的干旱區(qū)劃劃分，包括:
[0021]評價(jià)指標(biāo)計(jì)算；
[0022]評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定；
[0023]干旱區(qū)劃劃分。
[0024]進(jìn)一步地,所述 評價(jià)指標(biāo)計(jì)算包括如下步驟:
[0025]1、按照公式(I)進(jìn)行作物缺水指標(biāo)的計(jì)算:
【權(quán)利要求】
1.一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測裝置，其特征在于，包括: 墑情數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊，用于獲取不同地域的土壤墑情信息； 干旱情況評價(jià)模塊，用于根據(jù)所述不同地域的土壤墑情信息和未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)降水、溫度信息，預(yù)測所述不同地域所述未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)作物水分盈虧情況，并進(jìn)行基于所述作物水分盈虧情況的干旱區(qū)劃劃分。
2.如權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測裝置，其特征在于，還包括: 數(shù)據(jù)庫，用于對所述土壤墑情信息、所述未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)作物水分盈虧情況和所述干旱區(qū)劃進(jìn)行保存、更新和查詢； 信息發(fā)布模塊，用于接收授權(quán)用戶通過互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器發(fā)出的數(shù)據(jù)查詢請求，通過查詢所述數(shù)據(jù)庫，為其提供相應(yīng)信息； 中長期氣象預(yù)報(bào)接口，用于從第三方獲取所述未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)降水、溫度信息。
3.如權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測裝置，其特征在于，所述中長期氣象預(yù)報(bào)接口、所述干旱情況評價(jià)模塊和所述信息發(fā)布模塊共同構(gòu)成Web服務(wù)器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測裝置，其特征在于，所述墑情數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊，包括: 墑情數(shù)據(jù)采集子模塊，用于實(shí)時(shí)獲取所在地域的土壤墑情信息和地理位置； 網(wǎng)關(guān)模塊，與所述墑情數(shù)據(jù)采集子模塊連接，用于匯總不同地域的每個(gè)地域的土壤墑情信息和地理位置，并對所述土壤墑情信息和地理位置進(jìn)行上傳。
5.如權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測裝置，其特征在于，采用GIS平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對干旱區(qū)劃的劃分。
6.一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測方法，其特征在于，包括如下步驟: 獲取不同地域的土壤墑情信息； 根據(jù)所述不同地域的土壤墑情信息和未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)降水、溫度信息，預(yù)測所述不同地域所述未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)作物水分盈虧情況，并進(jìn)行基于所述作物水分盈虧情況的干旱區(qū)劃劃分。
7.如權(quán)利要求6所述的一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測方法，其特征在于，根據(jù)所述不同地域的土壤墑情信息和未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)降水、溫度信息，預(yù)測所述不同地域所述未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)作物水分盈虧情況，并進(jìn)行基于所述作物水分盈虧情況的干旱區(qū)劃劃分，包括: 評價(jià)指標(biāo)計(jì)算； 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定； 干旱區(qū)劃劃分。
8.如權(quán)利要求7所述的一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測方法，其特征在于，所述評價(jià)指標(biāo)計(jì)算包括如下步驟: . 1、按照公式I進(jìn)行作物缺水指標(biāo)的計(jì)算:
PT CffSI = 1--
ETm 公式I中，ETm為時(shí)段內(nèi)潛在植被需水量，CffSI為作物缺水指標(biāo)，ET為作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量； I1、對于作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量，結(jié)合月尺度降水預(yù)報(bào)資料值和土壤墑情監(jiān)測數(shù)據(jù)，按照公式2水量平衡進(jìn)行計(jì)算:
ET = P+Wtl-Wt2 公式2中，Pt2_tl為t2-tl時(shí)段內(nèi)有效降水，Wtl為前一時(shí)段土壤含水量，Wt2為當(dāng)前時(shí)段土壤含水量； II1、對于作物潛在蒸發(fā)蒸騰量,結(jié)合時(shí)段內(nèi)氣象資料,采用Penman-monteith公式3進(jìn)行計(jì)算:
9.如權(quán)利要求6所述的一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測方法，其特征在于，根據(jù)所述不同地域的土壤墑情信息和未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)降水、溫度信息，預(yù)測所述不同地域所述未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)作物水分盈虧情況，所用到的公式為:
Kd= (P+G+ff1-ffo+I) / [ (W2-W0) +ET]； 式中，Kd為作物旱情指標(biāo)，P為相應(yīng)時(shí)段的降水量，G為相應(yīng)時(shí)段地下水補(bǔ)給量，W1為時(shí)段初作物根系層土壤含水量，W2為時(shí)段末作物根系層土壤含水量，W0作物土壤凋萎含水量，I為相應(yīng)時(shí)段內(nèi)灌溉水量，ET為作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量。
10.如權(quán)利要求6所述的一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測方法，其特征在于，獲取不同地域的土壤墑情信息和地理位置，包括: 實(shí)時(shí)獲取所在地域的土壤墑情和地理位置； 匯總不同地域的每個(gè)地域的土壤墑情和地理位置，并對所述土壤墑情和地理位置進(jìn)行上傳。
11.如權(quán)利要求10所述的一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測方法，其特征在于，實(shí)時(shí)獲取所在地域的土壤墑情信息和地理位置，包括: 對一地域的土壤情況進(jìn)行監(jiān)測，自動(dòng)獲取所監(jiān)測地域的位置信息； 獲取位于所述監(jiān)測地域上的當(dāng)前土壤墑情信息，所述當(dāng)前土壤墑情信息包括當(dāng)前土壤的溫度、濕度信息； 將所述位置信息、溫度信息及濕度信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)。
12.如權(quán)利要求10所述的一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測方法，其特征在于，用于匯總不同地域的每個(gè)地域的位置和土壤墑情信息和地理位置，并對所述土壤墑情信息和地理位置進(jìn)行上傳，包括: 進(jìn)行GPRS網(wǎng)絡(luò)附著，連接到互聯(lián)網(wǎng)； 進(jìn)行定期數(shù)據(jù)查詢，獲取不同地域的每個(gè)地域的當(dāng)前土壤墑情信息土壤墑情信息和地理位置； 對所述土壤墑情信息和地理位置進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮并通過互聯(lián)網(wǎng)將其上傳至Web服務(wù)器。
13.如權(quán)利要求6所述的一種農(nóng)業(yè)干旱預(yù)警監(jiān)測方法，其特征在于，所述未來預(yù)定時(shí)間內(nèi)降水、溫度信息由第三方提供的中長期氣象預(yù)報(bào)獲得，所述中長期氣象預(yù)報(bào)應(yīng)具有如下特征: 利用全球大氣環(huán)流模式和持續(xù)的海溫異常，每月進(jìn)行6次45天的集合預(yù)報(bào)；全球大氣環(huán) 流模式分辨率為T63，格距約1.875度，垂直方向上分為16層；大氣初始條件采用全球大氣同化資料T213模式，海洋條件采用最近的周平均海表溫度距平做延伸；每次預(yù)報(bào)最多包括40個(gè)集合成員，其中20個(gè)由落后平均法LAF的初值生成，20個(gè)由奇異向量法SVD的擾動(dòng)初值生成；預(yù)測產(chǎn)品包括月平均的地面溫度、降水；預(yù)測時(shí)段為未來1-10天、11-20天、21-30 天、31-40 天、1-30 天和 11-40 天。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103970976SQ201310047294
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月6日
【發(fā)明者】楊貴羽, 嚴(yán)登華, 劉楊, 吳迪, 肖偉華, 魯帆, 翁白莎, 楊志勇 申請人:中國水利水電科學(xué)研究院