[发明专利]一种南方大型灌区水稻实时需水量测算方法

说明书

本发明公开了一种南方大型灌区水稻实时需水量测算方法，属于农业水土资源高效利用与管理的领域。通过水稻全生育期的田间需水量试验，构建以净太阳辐射量、冠气温差和叶面积指数为参数的水稻实时需水量估算模型；灌区移动无人机水稻生理及生长环境采集系统和灌区自动农业气象测站信息采集系统分别采集实时水稻生理信息和气象信息；采用泰森多边形法将水稻生理信息由点到面转换，进而获取灌区灌溉用水管理单元面上水稻需水信息。本发明能实时、快速、准确地监测大面积水稻需水信息，对提高我国南方大型灌区信息化、精准化用水管理水平具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种适用于南方大型灌区水稻实时需水量估算的方法，属于农业水土资源高效利用与管理领域。

背景技术

随着水利信息化和农业精细化的不断发展，对灌区的用水管理提出了更高的要求。作物需水量的实时、准确估算是灌区用水管理的基础，在此基础上做出灌溉用水管理的决策和调控，既是灌区实现实时、动态、精准用水管理的技术关键，也是技术难点，因而成为科技工作者们努力追求的目标。作物需水量通常采用作物系数法估算，所需信息较多，不能直接获得实时作物需水信息，且其结果还需根据土壤水分状况进行修正，过程繁琐，实现难度大，误差常常达到20％以上。灌区用水管理往往以此为依据获取“静态需水”过程，由此制定灌区用水管理计划，与实际作物需水存在差异，导致灌区在灌溉用水管理上存在盲目性、滞后性，达不到理想的灌溉效果。为此，人们采用遥感法遥测冠层温度，结合微气象观测方法或利用其他资料估算作物需水信息，呈现了良好的应用前景。遥感方法可分为传统高空遥感和无人机超低空遥感，高空遥感反演推算作物需水量需要众多遥感信息，成本高、分辨率低、各地缺乏实际率定的试验，观测周期较长，易受气象因素影响，因此无法及时反映灌区作物需水信息，在实际应用中受到限制。

近年来，随着无人机技术在农业工程领域的应用日渐成熟，利用无人机技术获取时效性、准确性高的灌区信息已成为我国灌区信息化建设的重要手段之一。目前我国南方大型灌区粮食作物以种植水稻为主，无人机超低空遥感凭借其数据采集灵活、空间分辨率高、获取成本低，结合水稻需水估算模型能够实时、准确地获取以斗渠为灌溉单元的水稻日需水信息，为灌区“动态用水”管理提供可靠依据，符合灌区日常用水管理的要求。无人机监测范围在行政区划上与村一级相契合，斗渠首一般配有用水量控设备，为定量、定时灌溉提供有力保障，因此是南方大型灌区实现实时、动态、精准用水管理的切实可行途径。

发明内容

本发明针对上述问题提出一种利用无人机遥感技术监测南方大型灌区水稻需水的方法。通过实地水稻需水量试验，对实时需水量估算模型进行修正，结合无人机农情采集技术实时获取以斗渠为灌溉单元内水稻需水信息，进而为灌区用水管理提供科学依据。本发明能够实时、快速、准确地获取灌区灌溉用水管理单元上水稻需水信息，对灌区减少水资源浪费、提高灌溉水资源利用效率、促进我国南方大型灌区用水管理信息化与精准化具有重要意义。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种南方大型灌区水稻实时需水量测算方法，其特征是，包括以下步骤:

1)田间水稻需水试验

①备好田间水稻需水试验所需用具:若干有底测桶及与其匹配的套筒、冠层温度测量仪、高精度电子台秤以及作物冠层分析仪；

②将套筒埋置于灌溉单元内的田间典型田块，种植有水稻的有底测桶放于套筒中，桶内水稻与灌溉单元内的水稻种植高度一致，同时生产管理方式也与灌溉单元内水稻一致；

③每日取出有底测桶，利用高精度电子台秤测定桶重，称重后将测桶放回原处，由相邻两天有底测桶的重量差换算成水稻实际日需水量；

④利用作物冠层分析仪和冠层温度测量仪分别获取对应有底测桶内水稻叶面积指数和冠层温度信息，对应时段空气温度、净太阳辐射量借助灌区自动农业气象测站获取。

2)水稻实时需水量估算模型