[发明专利]小麦白粉病病情监测模型的构建方法及宽角度适应的监测方法

说明书

本发明涉及一种小麦白粉病病情监测模型的构建方法，包括获取白粉病胁迫下冬小麦主平面垂直角度冠层原始光谱数据和小麦白粉病病情指数数据，从冠层光谱指数与小麦白粉病病情指数之间决定系数R²≥0.5中选择波长λ1、波长λ2，引入调整参数K和对应于波长λ3的反射率K×R_λ3，构建修正型比值植被指数。一种宽角度适应的的小麦白粉病病情监测方法，包括获取在波长为744nm、762 nm和710nm光从主平面内角度范围为0°～+30°区间照射白粉病胁迫下冬小麦冠层时的反射率数据，获得对应的修正型比值植被指数。它在监测小麦白粉病病情时允许较宽的监测角，适用性广。

技术领域

本发明涉及农作物白粉病病情测量技术领域，具体涉及一种小麦白粉病病情监测模型的构建方法，还涉及一种宽角度适应的小麦白粉病病情监测方法。

背景技术

全球气候变暖容易引发农作物病虫害的传播和流行，而病虫害的发生显著影响农作物的产量和品质，造成严重的经济损失。随着农作物单产水平、灌溉和施肥量不断提高，密度和生物量增加必然导致冠层微生态环境变差，造成小麦锈病、白粉病、蚜虫等主要病虫害不断发生。大量使用农药虽可防治病虫危害程度，对产量损失有所控制，但这会导致经济成本增加；农产品农药残留严重，同时农药的80%扩散到环境中，引发生态环境破坏，污染加重；而且病虫抗性增加，原来危害不大或容易防治的病虫害更加难以防治，形成恶性循环。

传统的病虫害人工调查方法费时费力，且易受到主观意识的影响。因此，快速、实时的病虫害监测技术对病虫害精确防控具有重要意义。研究表明，作物病害识别和监测的敏感区域主要位于可见光和近红外波段，而敏感波段常因不同种病害及作物种类而异。在作物冠层尺度上，绿光波段（531nm，570nm）和红边(680nm，725nm，750nm)对小麦条锈病响应敏感，利用此波段信息可有效检测小麦白粉病病情。在叶片尺度上，红边(684nm，752nm)和近红外(970nm)波段可以有效检测葡萄病毒性卷叶病。前人在病害敏感波段提取的基础上相继构造开发出病害监测指数，例如白粉病指数、条锈病指数、蚜虫指数、稻瘟病指数、稻蝽象指数、油菜茎腐病指数等。这表明，利用高光谱遥感技术可以实时监测植物病害发生状况。

地物普遍存在的二向反射特性，单个角度获取的目标光谱信息较为片面，不能够充分反映监测对象的空间结构信息，而多角度遥感能够有效提取植被冠层上、中和下层的空间结构信息，为精确反演作物的生长特征提供了可能。前人开展的多角度监测研究均是在非生物胁迫（水和肥试验）下进行，监测对象为健康植被条件下生理生态参数，而病害胁迫下植被的形态和生理差异很大，导致健康植被与病害植被之间光谱背景差异很大，因此，前人在非生物胁迫下提出的生理生态监测的参数未必适用于生物胁迫。传统的冠层光谱监测方法多是垂直向下进行，然而单一的观测角度在实际生产操作中有一定的局限性，由于反射率对观测角度的敏感性导致垂直监测方法在生产中应用不易把握，模型漂移使监测精度显著降低，严重影响监测结果的推广应用。

发明内容

本发明的发明目的之一是提供一种小麦白粉病病情监测模型构建方法，以解决现有技术中病情监测方法受到浓密冠层的影响饱和后，理论测出的小麦白粉病病情指数与实际的植被生长参数的误差大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种小麦白粉病病情监测模型的构建方法，包括以下步骤：

在太阳主平面内获取白粉病胁迫状态下冬小麦冠层向正上方反射原始光谱数据，以及对应的小麦白粉病病情指数数据，确定白粉病胁迫状态下冬小麦冠层光谱指数（VI，可以是归一化类植被指数NDVI或比值类植被指数RVI）与小麦白粉病病情指数(mDI，采用农学参数病情严重度确定)之间决定系数R²≥0.5的第一敏感波段和第二敏感波段，第一敏感波段、第二敏感波段的波长区间均∈[400，900]nm；