[发明专利]一种基于成灾机理过程的农作物干旱风险评估系统及方法

说明书

本发明属于农作物干旱风险评估技术领域，公开了一种基于成灾机理过程的农作物干旱风险评估系统及方法，所述农作物干旱风险评估系统包括：气象数据采集模块、温度采集模块、土壤湿度采集模块、主控模块、数据对比模块、干旱等级确定模块、旱情指数计算模块、遥感监测模块、评估模块、干旱阈值预测模块、干旱预警模块、供电模块、数据储存模块、终端模块、显示模块。本发明通过干旱阈值预测模块采用的大数据的方式对干旱阈值进行预测，来提前预报未来发生干旱的可能及干旱等级；同时，通过干旱预警模块能够提前准确的对水文干旱是否发生及发生多大强度进行预测预警，为抗旱部门赢取时间，降低水文干旱灾害风险，减少农业经济损失。

技术领域

本发明属于农作物干旱风险评估技术领域，尤其涉及一种基于成灾机理过程的农作物干旱风险评估系统及方法。

背景技术

农作物的生长发育需要足够的水分供给虽然灌溉能有效解决作物生长对水分的需求但对于区域农业尤其是作物种植业来说干旱缺水经常是难以避免的及时准确地掌握作物旱情时空动态信息是农业抗旱减灾和保障丰产增收的迫切需要(黄荣辉等2003覃志豪等2005)遥感能够及时准确地获取区域范围内地表各要素时空信息因而在区域作物旱情监测方面具有重要的应用价值已经成为区域作物旱情时空动态信息获得的主要技术手段(殷飞2015)深入开展区域作物旱情遥感监测技术方法研究是农业遥感应用的重要发展方向。

我国是人口大国同时也是农业大国农业的持续稳定发展是关系国计民生的头等大事同时也是促进农业稳定发展和农民持续增收的基本保障(卢良恕等1996唐华俊等2003)农业旱灾一旦发生不但会使作物减产而且会造成人畜饮水困难工厂停产江河断流给工农业生产造成非常严重的影响(徐详德等2002)农业旱灾发生区域范围大影响深远不仅影响农作物种植业而且还影响到养殖业和其他相关产业因而研究、评价、识别农业旱灾发生和发展的过程进而对其进行及时准确的监测预报可以使国家有关部门和农民采取相应的抗旱防灾减灾措施减少农业灾害损失缓解因灾害而加剧的我国资源环境人口问题和“三农”(农业、农村和农民)问题开展农业旱灾监测预警掌握农业旱灾发生和发展过程时空信息对于农业合理灌溉提高农业用水效率和节约农业用水都有着极为重要的现实意义。

传统的干旱监测是基于全国台站网络的观测最常用的是气象数据或者通过站点测定的土壤水分含量来评价和判断干旱的发生和发展(盛绍学等2003)同时也使用一些水文、社会和经济数据来进行辅助判断旱灾程度传统监测的实质是以点观测来推断干旱发生的程度和范围这种方法较难给出获得准确及时的农业旱灾发生与发展的时空信息并且往往花费大量人力财力通过定点观测来推测较大区域范围内的农田土壤含水量时空动态变化是极为困难的对于相对较小区域范围以点推面的农田土壤含水量监测方法也难以准确地判断农业旱灾的程度和范围因此传统的干旱监测方法很难使有关部门及时准确地掌握和了解较大范围内的农田土壤水分时空动态状况和农业旱灾发生与发展程度。

近20年来随着卫星遥感技术的迅速发展国内外已在借助遥感手段进行大范围的农业旱灾监测开展了较多的农业旱灾监测研究和实际应用；遥感是通过传感器来获取地表反射或辐射的电磁波能量并根据接收到的电磁波能量强弱来分析研究地表的综合特征它可以充分利用地物表面的光谱、时间、空间和方向(多角度)信息由于不同地表物质的电磁波特征有明显差异利用遥感信息可以监测农田作物的长势和土壤水分状况进而判断区域农业旱灾发生和发展的时空动态变化(许小华等2010牟伶俐等2007)农业旱灾遥感监测方法的优势在于它能快速对整个地区进行全面的同步观测并且可以每天多次重复这种观测通过这种频繁和持久的全面观测可以获得连续的有关农田地表特征的面状信息综合分析这些面状信息建立相应的遥感反演模型可以进一步了解大区域范围的农田土壤水分时空动态结合农田作物长势可以判断农业旱灾的发生与发展程度和范围与传统的以地面有限观测点为基础的旱灾监测来说遥感技术的应用是农业旱灾监测的一场革命性改进由于农业旱灾遥感监测具有宏观时效性和节省大量人力财力特点并且可以快速对整个大区域范围内进行监测分析有利于对旱灾程度和范围进行统计分析所以近年来已替代传统的地面点观测在农业旱灾监测中发挥了巨大的应用。