水稻灾害监测系统及方法与流程

1.本发明涉及智慧农业气信息化服务领域，特别涉及一种水稻灾害监测系统及方法。


背景技术：

2.我国地处东亚季风区，是世界上主要的“气候脆弱区”之一，是农业气象灾害的多发地区，全国各地气象灾害，如洪涝、干旱、低温冷害、冻害、高温热害等，频繁发生，且具有多发、重发等特点，已成为制约粮食安全生产的主要因素之一。水稻是我国播种面积最大、总产最多、单产最高的主粮作物，水稻的稳定性、可持续性种植生产对我国的粮食生产安全起着至关重要的作用。在我国，水稻种植分布较广，主要集中在南方地区，且生产越来越向优势区域集中，但近年来，我国水稻生产呈现“南减北增”的趋势，逐步向长江中下游和东北水稻产区集中。随着全球和我国气候变化发展，农业气象灾害发生的频率、强度以及危害程度逐渐增强，会对水稻产量、品质、种植成本等造成较大影响，尤其是今年来频发的高温、干旱、台风等天气，会严重影响产量水平。
3.因此，根据气候变化趋势以及带来的常发气象灾害类型，同时考虑到水稻种植分布和生产特点，需针对生育期内主要灾害类型进行区域化重点监控，并指导采取适宜措施进行预防和干预，以降低种植风险，减少损失。
4.目前已发表文献和专利基本是针对某一区域的某一品种，具体到某一种气象灾害类型的灾害监测及评估，且灾害类型目前是针对低温冷害（障碍型冷害、延迟性冷害）、高温热害、寒露风这些，对于覆盖的区域及灾害类型不全面，不系统，当前需要一种覆盖全国水稻种植区域覆盖关键生育阶段且能够覆盖常发气象灾害类型的监测方法及系统。


技术实现要素：

5.基于此，本技术的目的是建立一种全国范围水稻关键生育阶段的农业气象灾害监测系统及方法。
6.本技术一方面提出一种水稻灾害监测系统，包括：水稻生态数据模块，包括水稻品种审定区划和水稻种植气候区划指标；气象监测模块，用于获取气象信息；水稻生育时期模块，用于根据水稻标准化生育时期指标和所述气象信息判断当前水稻的生育时期；灾害判断模块，用于根据所述水稻种植气候区划指标和气象信息的差异，判断区划内生育时期的水稻的灾害类型和灾害等级；灾害处理模块，用于根据灾害类型和灾害等级生成灾害处理措施；终端，用于显示所述灾害类型、灾害等级和灾害处理措施。
7.在一个实施例中，所述系统还包括水稻灾害症状图片库，用于存储水稻的灾害表现症状。
8.在一个实施例中，所述水稻标准化生育时期包括：播种、出苗、幼苗、移栽返青、分蘖、拔节、孕穗、开花、乳熟、蜡熟和成熟。
9.在一个实施例中，所述灾害等级指标根据水稻的不同区划、品种以及生育期的灾害类型设定。
10.在一个实施例中，所述气象监测模块包括历史气象数据库，用于存储一段时间内的气象数据。
11.相应的，本技术另一方面还提出一种水稻灾害监测方法，包括：构建水稻品种审定区划和水稻种植气候区划指标；获取气象信息；根据水稻标准化生育时期指标和所述气象信息判断水稻生育时期；根据所述水稻种植气候区划指标和气象信息的差异，判断区划内生育时期的水稻的灾害类型和灾害等级；根据灾害类型和灾害等级生成灾害处理措施；发送灾害类型、灾害等级和灾害处理措施至终端。
12.在一个实施例中，判断水稻生育时期的方法包括：建立水稻标准化生育时期气候标准；获取气象信息，生成阶段性积温统计；将所述阶段性积温统计与所述气候标准比较。
13.在一个实施例中，所述灾害等级的指标自动迭代。
14.在一个实施例中，所述迭代方法包括：输入实际灾害信息和灾害结果；验证所述实际灾害结果所对应的第一指标；将所述实际灾害信息与所述第一指标比对；生成第二指标。
15.在一个实施例中，结合水稻品种审定区划，以≧10℃有效积温、累计降水量以及累计日照时数为指标设置不同等级，采用空间分析得出融合数据，建立所述水稻种植气候区划指标。
16.本技术所提出的水稻灾害监测系统及方法，能够实现全国范围内水稻关键生育阶段的农业气象灾害实时监测，并提供相应的减灾建议，使农技人员和种植户能够更加科学准确的判断出水稻灾害，精准实施田间管理。
附图说明
17.图1为一个实施例的水稻灾害监测系统示意图；图2为一个实施例的水稻灾害监测方法的流程图；图3为一个实施例的水稻生育时期判断方法的流程图；图4位一个实施例的水稻灾害指标迭代方法流程图。
具体实施方式
18.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的水稻灾害监测系统及方法作进一步
详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
19.请参考图1，所述水稻灾害监测系统1包括：水稻生态数据模块10、气象监测模块20、水稻生育时期模块30、灾害判断模块40、灾害处理模块50和终端60。
20.所述水稻生态数据模块10包括水稻品种审定区划和水稻种植气候区划指标，所述水稻品种审定区划为全国水稻的品种分布区域，所述区域可以为行政区化或者是地理区划，现有的水稻区划一般分为6个稻作区和16个亚区。同时水稻属喜温好湿的短日照作物。影响水稻分布和分区的主要生态因子有：
①
热量资源一般≥10℃积温2000－4500℃的地方适于种一季稻，4500－7000℃的地方适于种两季稻，5300℃是双季稻的安全界限，7000 ℃以上的地方可以种三季稻；
②
水分影响水稻布局，体现在“以水定稻”的原则；
③
日照时数影响水稻品种分布和生产能力；
④
海拔高度的变化，通过气温变化影响水稻的分布；
⑤
良好的水稻土壤应具有较高的保水、 保肥能力，又应具有一定的渗透性，酸碱度接近中性。因此不同区划的水稻的气候种植条件不同，本技术结合光温水环境条件指标设置，以≧10℃有效积温、累计降水量以及累计日照时数为指标设置不同等级，采用空间分析得出融合数据分析结果，结合相应区划的水稻品种，建立水稻种植气候区划指标。
21.所述气象监测模块20用于获取气象信息，所述气象监测模块20包括温度传感器、湿度传感器、风速风向仪、降水量监测仪、日照仪和太阳光度计等，用于监测温度、降水量和日照等气象信息。所述气象监测模块20包括历史气象数据库，存储有10年乃至更长时间的气象信息，通过历史气象信息的对比，可以更加准去的建立水稻种植气候区划指标。
22.所述水稻生育时期模块30用于根据水稻标准化生育时期指标和所述气象信息判断当前水稻的生育时期，考虑到所述水稻分为直播和移栽两种播种方式，将水稻划分为11个生育期时期，包括播种、出苗、幼苗、移栽返青、分蘖、拔节、孕穗、开花、乳熟、蜡熟和成熟，并根据水稻区划特点以及适宜种植品中的熟性以及生长发育适宜指标，建立以积温为驱动的生育期指标。
23.所述灾害判断模块40用于根据所述水稻种植气候区划指标和气象信息的差异，判断区划内生育时期的水稻的灾害类型和灾害等级，根据历年来水稻种植区灾害实际发生数据以及水稻生育期内生理特点，确定水稻生育期的灾害类型，所述灾害主要包含低温冷害（延迟性冷害、障碍型冷害）、连阴雨、高温热害、风雨倒伏以及寒露风。
24.上述每种灾害等级可以分为二级、三级、四级乃至更多级别，级别越高，表示灾害越严重，可以根据上述水稻区划、品种以及生育期的特点和差异，设置各气象灾害发生等级指标，不同区划的同一品种处于相同生育期的水稻的灾害标准不同，同一区划内，不同品种、不同生育期的水稻的灾害标准也不同。对于低温冷害（延迟性冷害、障碍型冷害）、连阴雨、高温热害和寒露风已有相关标准及文献，并且可以根据实际观察和记录数据进行优化。
25.所述灾害处理模块50用于根据灾害类型和灾害等级生成灾害处理措施。所述措施根据不同的灾害类型和灾害等级所造成的影响或者症状而生成。例如高温热害是一种常见的水稻灾害。水稻在孕穗期对温度极为敏感（即抽穗前后各10天），最适宜的温度为25℃～30℃，日平均温度30℃以上就会产生不利影响，孕穗期如遇35℃以上的持续高温水稻花器发育不全，花粉发育不良，活力下降，导致不能受精而形成空壳粒，造成结实率下降，千粒重
偏低，甚至绝收。对于高温热害可以将温度作为等级的判断指标，30
‑
35℃为一级，35
‑
38℃为二级，大于38℃为三级。对于不同等级的高温热害，一是可以采用日灌夜排或喷灌的措施，以降低穗层温度，保护作物不受高温热害。据上海市气象局试验，当穗周围气温为32.7℃,相对湿度为71％时，灌8厘米水层后，穗部周围气温降为31.2℃，相对湿度增至83％；二是采取根外喷肥方法。根外喷施3%的过磷酸钙溶液或0.2%的磷酸二氢钾溶液，外加旱地龙、美洲星等营养液肥，可增强水稻植株对高温的抗性，有减轻高温热害、提高结实率和千粒重的效果；三是采取补救措施。对受害较轻田块要加强田间水肥管理，增加粒重，减少损失；对结实率特别低且受害较早的田块，可适当追肥，促使高节位芽速发成穗。越严重的灾害，需要处理的措施越多。上述以高温热害的处理方法为例，本领域技术人员可以理解的时候，其它水稻灾害也可以采用相应的处理措施。
26.所述终端60用于显示所述灾害类型、灾害等级和灾害处理措施，给农技人员和种植户做参考，对水稻所处生育期的不利影响和症状表现可以通过图片的方式直观显示出来，以区别缺素、病虫等症状，精准实施田间管理。
27.本系统还包括水稻灾害症状图片库，所述图片库存储有水稻各种灾害类型以及相应等灾害级的图片，图片来源于农艺师、种植者或者无人机的拍摄上传后存储在图片库中，方便终端的调用显示。
28.本系统的灾害等级指标可以自动迭代更新，当实际的灾害现象与指标有差距时，通过数据对比验证，可以自动更新指标。同样以高温热害为例，假设原先气温大于35℃会被认为二级灾害，但实际发现，34.5℃的时候就会出现二级灾害的病症和现象，系统可以将自动将二级灾害的指标降为34.5℃。
29.相应的，本技术还提出一种水稻灾害监测方法，如图2所示，包括：s10：构建水稻品种审定区划和水稻种植气候区划指标，所述稻品种审定区划和水稻种植气候区划指标已在上文进行了详细阐述；s20：获取气象信息，所述气象信息包括温度、降水量和日照等；s30：根据水稻标准化生育时期指标和所述气象信息判断水稻生育时期，所述水稻包括11个生育时期，分别为播种、出苗、幼苗、移栽返青、分蘖、拔节、孕穗、开花、乳熟、蜡熟和成熟，以积温为驱动指标；s40：根据所述水稻种植气候区划指标和气象信息的差异，判断区划内生育时期的水稻的灾害类型和灾害等级，所述根据历年来水稻种植区灾害实际发生数据以及水稻生育期内生理特点，确定水稻生育期的灾害类型，所述灾害主要包含低温冷害（延迟性冷害、障碍型冷害）、连阴雨、高温热害、风雨倒伏以及寒露风，上述每种灾害等级可以分为二级、三级、四级乃至更多级别，级别越高，表示灾害越严重，可以根据上述水稻区划、品种以及生育期的特点和差异，设置各气象灾害发生等级指标；s50：根据灾害类型和灾害等级生成灾害处理措施，所述措施根据不同的灾害类型和灾害等级所造成的影响或者症状而生成；s60：发送灾害类型、灾害等级和灾害处理措施至终端，终端显示出相应的信息，给农技人员和种植户做参考。
30.如图3所示，所述水稻生育时期的方法包括：s310：建立水稻标准化生育时期气候标准；
s320：获取气象信息，生成阶段性积温统计；s330：将所述阶段性积温统计与所述气候标准比较。
31.所述灾害等级的指标自动迭代，如图4所示，所述迭代方法包括：s710：输入实际灾害信息和灾害结果；s720：验证所述实际灾害结果所对应的第一指标；s730：将所述实际灾害信息与所述第一指标比对；s740：生成第二指标。例如高温热害，假设原先气温大于35℃会被认为二级灾害，但实际发现，34.5℃的时候就会出现二级灾害的病症和现象，将上述信息和现象输入系统后，系统经过比对验证，可以将自动将二级灾害的指标降为34.5℃以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
32.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。