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基于遥感数据的农田灌溉用水监测方法、装置及设备 

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申请/专利权人:长江勘测规划设计研究有限责任公司;长江国际工程设计有限公司;长江设计集团有限公司;河海大学

摘要:本发明涉及农业灌溉领域,具体涉及基于遥感数据的农田灌溉用水监测方法、装置及设备。获取未来预设时间内目标区域对应的水文气象数据以及当前土壤含水量;根据水文气象数据和当前土壤含水量确定地表径流量和地下潜流量,并确定目标蒸散总量;根据地下潜流量、目标蒸散总量以及当前土壤含水量之间的关系,计算更新土壤含水量;将更新土壤含水量与预设土壤含水量进行对比,确定第一土壤含水量差值;根据第一土壤含水量差值,确定人工灌溉量;获取未来预设时间内目标区域对应的未来水库含水量;利用人工灌溉量减去未来水库含水量,得到目标区域对应的人工引水量。保证满足目标区域农作物的需求,且避免了水资源的浪费。

主权项:1.一种基于遥感数据的农田灌溉用水监测方法,其特征在于,所述方法包括:获取未来预设时间内目标区域对应的水文气象数据以及当前土壤含水量;将所述水文气象数据和所述当前土壤含水量输入至预设水文模型,确定所述未来预设时间内所述目标区域对应的地表径流量和地下潜流量;根据所述地下潜流量和所述当前土壤含水量,确定所述目标区域对应的目标蒸散总量;所述目标蒸散总量包括所述目标区域对应的目标水库水面蒸散量、目标土壤蒸散量、目标植物耗水量;根据所述地下潜流量、所述目标蒸散总量以及所述当前土壤含水量之间的关系,计算所述地下潜流量灌溉至所述目标区域后的更新土壤含水量;将所述更新土壤含水量与预设土壤含水量进行对比,确定所述更新土壤含水量与所述预设土壤含水量之间的第一土壤含水量差值;根据所述第一土壤含水量差值,确定所述目标区域对应的人工灌溉量;获取所述未来预设时间内所述目标区域对应的未来水库含水量;利用所述人工灌溉量减去所述未来水库含水量,得到所述目标区域对应的人工引水量;其中,所述方法还包括:获取预设目标植物生长模型;所述预设目标植物生长模型用于确定植物生长用水量和植物蒸散水量;根据所述人工灌溉量,初始化多个初始灌溉事件,所述初始灌溉事件包括至少一个初始灌溉时间段和各所述初始灌溉时间段对应的初始灌溉水量;将各所述初始灌溉事件、所述目标区域对应的目标植物种类、目标植物生长期以及所述更新土壤含水量输入至所述预设目标植物生长模型,所述预设目标植物生长模型输出各所述初始灌溉事件对应的初始植物生长量以及初始植物蒸散水量;针对各所述初始灌溉事件,计算所述初始灌溉事件对应的所述初始植物生长量与所述初始灌溉事件对应的初始总灌溉水量之间的初始植物吸水利用率;根据各所述初始植物吸水利用率,更新各所述初始灌溉事件,得到各更新灌溉事件;针对各所述更新灌溉事件,计算所述更新灌溉事件对应的更新植物生长量与所述更新灌溉事件对应的更新总灌溉水量之间的更新植物吸水利用率;在所述更新植物生长量大于预设生长量的前提下,选择所述更新植物吸水利用率最大的所述更新灌溉事件为第一候选灌溉事件;基于所述第一候选灌溉事件,再次对各所述更新灌溉事件进行更新,并再次确定第二候选灌溉事件;如此循环,从各候选灌溉事件中,确定植物吸水利用率最大的各所述候选灌溉事件为目标灌溉事件;基于所述目标灌溉事件,对所述目标区域进行灌溉;其中,所述根据各所述初始植物吸水利用率,更新各所述初始灌溉事件,得到各更新灌溉事件,包括:将各所述初始植物吸水利用率与预设植物吸水利用率进行对比;删除所述初始植物吸水利用率小于所述预设植物吸水利用率的各所述初始灌溉事件;基于各所述初始植物吸水利用率,确定剩余的各所述初始灌溉事件对应的权重信息;基于所述权重信息,对各所述初始灌溉事件进行更新,得到各所述更新灌溉事件;其中,确定所述目标区域对应目标土壤蒸散量和目标植物耗水量,包括:获取目标土壤蒸散量模型和目标植物耗水量模型;将所述地下潜流量和当前土壤含水量输入至所述目标土壤蒸散量模型,输出所述目标土壤蒸散量;将所述地下潜流量和当前土壤含水量输入至所述目标植物耗水量模型,输出所述目标植物耗水量;其中,所述获取目标土壤蒸散量模型包括:获取初始土壤蒸散量模型;获取多组第一观测数据,各组所述第一观测数据中包括第一观测区域对应的第一灌溉事件以及所述第一灌溉事件对应的灌溉后的第一观测土壤含水量,所述第一灌溉事件包括第一灌溉时间点、第一灌溉水量以及第一灌溉前土壤含水量;利用各所述第一灌溉事件对应的所述第一观测土壤含水量减去所述第一灌溉前土壤含水量,得到第一观测土壤蒸散量;将各组所述第一观测数据中的所述第一灌溉事件输入至所述初始土壤蒸散量模型,输出各所述第一灌溉事件对应的虚拟土壤蒸散量;计算各所述虚拟土壤蒸散量和对应的各所述第一观测土壤蒸散量之间的第一差值;根据各所述第一差值,对所述初始土壤蒸散量模型进行校正,得到所述目标土壤蒸散量模型;其中,获取目标植物耗水量模型,包括:获取多组第二观测数据,各组所述第二观测数据中包括各第二观测区域对应的第二灌溉事件、各所述第二灌溉事件对应的灌溉后第二观测土壤含水量,所述第二灌溉事件包括第二灌溉时间点、第二灌溉水量以及第二灌溉前土壤含水量;将各所述第二灌溉事件输入至所述目标土壤蒸散量模型,输出各所述第二灌溉事件对应的第二观测土壤蒸散量;利用所述第二观测土壤含水量减去所述第二灌溉前土壤含水量,得到土壤吸水量;利用所述第二灌溉水量减去所述土壤吸水量与所述第二观测土壤蒸散量的和,得到各所述第二观测区域对应的观测植物耗水量;获取初始植物耗水量模型;将各所述第二灌溉事件与各所述第二灌溉事件对应的所述第二观测土壤蒸散量输入至所述初始植物耗水量模型,输出各所述第二灌溉事件对应的虚拟植物耗水量;计算各所述第二灌溉事件对应的所述虚拟植物耗水量和所述观测植物耗水量之间的第二差值;基于各所述第二差值,对初始植物耗水量模型进行多次校正,得到所述目标植物耗水量模型。

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