專利名稱：一種干旱預(yù)警方法和預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自然災(zāi)害預(yù)測領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種干旱預(yù)警方法和預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
干旱是一種比較特殊的自然災(zāi)害，持續(xù)時(shí)間長、波及范圍廣、治理難度大是其主要的特點(diǎn)。干旱作為一種全球普遍存在的自然災(zāi)害，有120多個(gè)國家和地區(qū)每年不同程度地遭受干旱災(zāi)害的威脅，我國就是飽受干旱災(zāi)害之苦的國家之一。因此，氣象干旱、土壤干旱的預(yù)警顯得尤為迫切。干旱預(yù)警是根據(jù)干旱成因和干旱發(fā)生規(guī)律，分析前期干旱程度，結(jié)合未來天氣氣象要素變化，預(yù)測未來干旱發(fā)生的時(shí)間、范圍和強(qiáng)度，并結(jié)合干旱預(yù)警發(fā)布條件，確定發(fā)布干旱警報(bào)。雖然，國內(nèi)外已經(jīng)對干旱預(yù)警展開了大量的研究，但是綜合考慮氣象、土壤和不同農(nóng)作物生長發(fā)育狀況，進(jìn)行區(qū)域干旱預(yù)警，國內(nèi)外尚且缺少行之有效的方法。 傳統(tǒng)的干旱預(yù)警的方法只是依靠單一的氣象或土壤信息，對某一預(yù)警區(qū)域的干旱程度進(jìn)行預(yù)警，而作物干旱不僅受到預(yù)警區(qū)域氣候條件的影響，還受到作物生長狀況、土壤類型、土壤水分狀況等多方面的影響，對于某一預(yù)警區(qū)域或灌溉區(qū)域，相同的土壤水分狀況，不同農(nóng)作物甚至同一農(nóng)作物的不同生育階段缺水程度也會有所不同，如果只考慮氣象或土壤干旱指標(biāo)、則可能導(dǎo)致有些農(nóng)作物缺水而另外一些作物澆灌過量。因此，如果不將氣象、土壤與農(nóng)作物生長發(fā)育和天氣預(yù)報(bào)信息進(jìn)行綜合考慮進(jìn)行干旱預(yù)警和水資源合理配置，將會造成水資源利用的不合理和浪費(fèi)。并且，傳統(tǒng)的干旱預(yù)警只是對單一田塊的干旱預(yù)警，不能準(zhǔn)確反映某一區(qū)域的干旱程度，因此，不能及時(shí)進(jìn)行區(qū)域范圍內(nèi)的抗旱防災(zāi)工作。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種干旱預(yù)警方法，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)水資源的優(yōu)化配置和區(qū)域范圍內(nèi)的干旱預(yù)警。一種干旱預(yù)警方法，包括獲取預(yù)警區(qū)域作物的種植分布信息，所述種植分布信息是指，不同作物的種類和空間分布情況；采集預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息、預(yù)警區(qū)域地理信息、水文地質(zhì)參數(shù)及初始土壤含水
量信息;計(jì)算所述作物的參考蒸發(fā)蒸騰量和作物系數(shù)，所述參考作物蒸發(fā)蒸騰量是根據(jù)所述天氣預(yù)報(bào)信息和預(yù)警區(qū)域地理信息計(jì)算得到的，所述作物系數(shù)利用預(yù)先儲存的作物生物學(xué)下限溫度結(jié)合天氣預(yù)報(bào)信息計(jì)算得到；根據(jù)所述參考作物蒸發(fā)蒸騰量和作物系數(shù)計(jì)算得到作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量；根據(jù)預(yù)先得知的作物所處的生育階段、所述水文地質(zhì)參數(shù)、所述初始土壤含水量和作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量計(jì)算得到所述預(yù)警區(qū)域土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的相對含水量；
比較所述相對含水量和干旱閾值下限判斷作物的干旱程度，當(dāng)判斷所述相對含水量小于干旱閾值下限時(shí)，則作物干旱，當(dāng)所述相對含水量大于或者等于干旱閾值下限時(shí)，則作物水分適宜；將所述作物的種植分布信息、預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息、參考作物蒸發(fā)蒸騰量信息、土壤相對含水量、作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量和作物的干旱程度，利用地理信息系統(tǒng)生成空間分布圖并顯示。優(yōu)選地，所述地理信息包括預(yù)警區(qū)域的土地利用率、預(yù)警區(qū)域不同空間位置的經(jīng)緯度和高程信息、預(yù)警區(qū)域的植被覆蓋率和預(yù)警區(qū)域土壤類型信息。優(yōu)選地，所述參考作物蒸發(fā)蒸騰量是根據(jù)所述天氣預(yù)報(bào)信息和預(yù)警區(qū)域地理信息計(jì)算得到的，具體包括天氣預(yù)報(bào)中的定性信息定量化； 根據(jù)所述預(yù)警區(qū)域地理信息和所述定量化后的天氣預(yù)報(bào)信息，利用彭曼-蒙特斯公式、彭曼修正公式、索恩斯威特公式或者泰勒公式計(jì)算所述作物的參考作物蒸發(fā)蒸騰量。優(yōu)選地，所述天氣預(yù)報(bào)中的定性信息定量化包括降雨量定量解析和風(fēng)速定量解析。優(yōu)選地,所述降雨量定量解析具體為根據(jù)氣象觀測規(guī)范，將天氣預(yù)報(bào)信息中的降水量等級轉(zhuǎn)變?yōu)榻邓恐礟t，根據(jù)條件的不同，將降水量值轉(zhuǎn)換為有效降水量值，具體計(jì)算公式為
Pe - P1 O < P. < AQmm
^ /:=40 + ^7,1 1.2525(7^-40)!)·84' -2.935224 |( Ο'λ55ΠΚΙΙ;<!0 '11) P > 40mm其中SF = O. 531747+1. 16063 X 1(T2D_8· 943053 X l(T5D2+2. 3213432 X KT7D3式中Pe為有效降水量(mm) ;Pt為日或旬平均降水量(mm) ;ET。為日或旬平均作物需水量(mm) ;SF為土壤水分貯存因子；D為可使用的土壤貯水量(mm)，一般取為作物根區(qū)土壤有效持水量的40% 60%。優(yōu)選地,所述風(fēng)速定量解析具體為根據(jù)氣象標(biāo)準(zhǔn)，將風(fēng)力等級解析為IOm處的風(fēng)速，然后采用以下公式換算為2m處的風(fēng)速值
4.87U2 = ·"_ ·——~——
Ini 67. Sz-5.42)式中，U2為地面2m處風(fēng)速(m/s) ;uz為距離地面zm處風(fēng)速(m/s) ;z為風(fēng)速測量高程(m)。優(yōu)選地，所述作物系數(shù)利用預(yù)先儲存的所述作物生物學(xué)下限溫度結(jié)合天氣預(yù)報(bào)信息計(jì)算得到，具體包括根據(jù)所述天氣預(yù)報(bào)信息和所述作物的生物學(xué)下限溫度，計(jì)算某一時(shí)段內(nèi)所述作物的有效積溫；根據(jù)有效積溫與作物系數(shù)之間的關(guān)系模型計(jì)算所述作物的作物系數(shù)。
優(yōu)選地，根據(jù)預(yù)先得知的作物所處的生育階段、所述水文地質(zhì)參數(shù)、所述初始土壤含水量和作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量計(jì)算得到所述預(yù)警區(qū)域土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的相對含水量，具體為通過公式Wt+1=ff0+ffT+Pe+K+M-ETc計(jì)算，其中=Wt=IOP Θ (H2-H1)式中為、fft+1分別為初始時(shí)段和任一時(shí)間的土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的儲水量(mm) ；ffT為濕潤層增加的水量(mm) ;Ρε為土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的有效降雨量(mm) ;K為時(shí)段t內(nèi)的地下水補(bǔ)給量(mm) ；M為時(shí)段t內(nèi)的灌溉水總量(mm) ；ETC為時(shí)段t內(nèi)的作物需水量(mm) ； P為土壤干容重(g/cm3) ； Θ為時(shí)段初土壤平均含水率；氏、H2分別為時(shí)段初和時(shí)段末的濕潤層深度(cm)。 優(yōu)選地，將所述作物的種植分布信息、預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息、參考作物蒸發(fā)蒸騰量信息、土壤相對含水量、作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量和作物的干旱程度，利用地理信息系統(tǒng)生成空間分布圖并顯示，具體為以柵格為基本單元，將所述作物的種植分布信息、預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息、參考作物蒸發(fā)蒸騰量信息、土壤相對含水量、作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量和作物的干旱程度轉(zhuǎn)化為空間分布圖；不同干旱等級用不同的顏色來顯示空間分布圖。一種干旱預(yù)警系統(tǒng)，包括用于獲取預(yù)警區(qū)域作物的種植分布信息的獲取單元，所述種植分布信息是指，不同作物的種類和空間分布情況；用于采集預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息、預(yù)警區(qū)域地理信息、水文地質(zhì)參數(shù)及初始土壤含水量信息的采集單元；與所述采集單元相連、用于計(jì)算所述作物的參考作物蒸發(fā)蒸騰量和作物系數(shù)的第一計(jì)算單元，所述參考作物蒸發(fā)蒸騰量是根據(jù)所述天氣預(yù)報(bào)信息和預(yù)警區(qū)域的地理信息計(jì)算得到，所述作物系數(shù)利用預(yù)先儲存的所述作物生物學(xué)下限溫度結(jié)合天氣預(yù)報(bào)信息計(jì)算得到；與所述第一計(jì)算單元相連、用于根據(jù)所述參考作物蒸發(fā)蒸騰量和作物系數(shù)計(jì)算得到作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量的第二計(jì)算單元；與所述第二計(jì)算單元相連、用于計(jì)算所述預(yù)警區(qū)域土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的相對含水量的第三計(jì)算單元，所述相對含水量是根據(jù)預(yù)先得知的作物所處的生育階段、所述水文地質(zhì)參數(shù)、所述初始土壤含水量和作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量計(jì)算得到的；與所述第三計(jì)算單元相連、用于將所述相對含水量與所述作物的干旱閾值下限進(jìn)行比較、進(jìn)而判斷作物干旱程度的比較單元；與所述獲取單元、采集單元和比較單元相連、用于將所述作物的種植分布信息、預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息、參考作物蒸發(fā)蒸騰量信息、土壤相對含水量、作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量和作物的干旱程度，利用地理信息系統(tǒng)推及到區(qū)域的旱情分析，生成空間分布圖的分布圖生成單元；與所述分布圖生成單元相連、用于顯示所述空間分布圖的顯示單元。
優(yōu)選地，所述地理信息包括預(yù)警區(qū)域的土地利用率、預(yù)警區(qū)域不同空間位置的經(jīng)緯度和高程信息、預(yù)警區(qū)域的植被覆蓋率和預(yù)警區(qū)域土壤類型信息。優(yōu)選地，所述干旱預(yù)警系統(tǒng)可以通過地理信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能，將作物的干旱程度推及到區(qū)域旱情分析，進(jìn)而得到區(qū)域作物缺水狀況。從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供了一種干旱預(yù)警方法，首先獲取預(yù)警區(qū)域作物的種植分布信息，采集預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息、預(yù)警區(qū)域地理信息、水文地質(zhì)參數(shù)及初始土壤含水量信息，其次計(jì)算所述作物的參考作物蒸發(fā)蒸騰量、作物系數(shù)和作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量，所述參考作物蒸發(fā)蒸騰量是根據(jù)所述天氣預(yù)報(bào)信息和預(yù)警區(qū)域地理信息計(jì)算的，所述作物系數(shù)是根據(jù)所述作物的生物學(xué)下限溫度和所述天氣預(yù)報(bào)信息計(jì)算得到的，所述實(shí)際作物蒸發(fā)蒸騰量是根據(jù)參考作物蒸發(fā)蒸騰量和作物系數(shù)得到的，最后就可以計(jì)算出預(yù)警區(qū)域的土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的相對含水量，進(jìn)而與作物的干旱閾值下限比較，判斷作物的干旱程度，這樣就綜合考慮了包括作物生長狀況、土壤水分、天氣預(yù)報(bào)信息和預(yù)警區(qū)域地理信息等多種來源的信息，通過預(yù)警區(qū)域土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的土壤相對含水量判斷作物的干旱程度，使得作物干旱預(yù)警更加準(zhǔn)確和合理，這樣在灌溉的時(shí)候不至于造成水資源的不合理利用和浪費(fèi)。 此外，通過地理信息系統(tǒng)整合來自不同田塊的干旱情況，分析、處理數(shù)據(jù)得到區(qū)域范圍內(nèi)的干旱情況，并形成預(yù)警分布圖，最后顯示干旱預(yù)警空間分布圖，使得操作人員能夠通過分布圖了解宏觀旱情，及時(shí)進(jìn)行抗旱防災(zāi)工作。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種干旱預(yù)警方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種干旱預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例公開了一種干旱預(yù)警方法，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)水資源的優(yōu)化配置和區(qū)域范圍內(nèi)的干旱預(yù)警。一種干旱預(yù)警方法，如圖I所示，包括以下步驟S101、獲取預(yù)警區(qū)域作物的種植分布信息；其中，所述作物的種植分布信息是指，專業(yè)人員借助地理上的判讀儀器，利用獲取的遙感信息，通過監(jiān)督分類和目視解譯方法，提取出作物的種植分布信息。所述種植分布信息是指，不同作物的種類和空間分布情況。
S102、采集預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息、預(yù)警區(qū)域地理信息、水文地質(zhì)參數(shù)及初始土壤含水量信息；所述地理信息包括預(yù)警區(qū)域的土地利用率、預(yù)警區(qū)域不同空間位置的經(jīng)緯度和高程信息、預(yù)警區(qū)域的植被覆蓋率和預(yù)警區(qū)域土壤類型信息。S103、計(jì)算所述作物的參考作物蒸發(fā)蒸騰量和作物系數(shù)；其中，所述參考作物蒸騰量是根據(jù)所述天氣預(yù)報(bào)信息和預(yù)警區(qū)域地理信息計(jì)算得到的，所述作物系數(shù)利用預(yù)先儲存的所述作物生物學(xué)下限溫度結(jié)合天氣預(yù)報(bào)信息計(jì)算得到；S104、根據(jù)所述參考作物蒸發(fā)蒸騰量和作物系數(shù)計(jì)算得到作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量；S105、根據(jù)預(yù)先得知的作物所處的生育階段、所述水文地質(zhì)參數(shù)、所述初始土壤含水量和作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量計(jì)算得到所述預(yù)警區(qū)域土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的土壤相對含水 量;S106、比較所述相對含水量和作物干旱閾值下限判斷作物的干旱程度；當(dāng)判斷所述相對含水量小于干旱閾值下限時(shí)，則作物干旱，當(dāng)所述相對含水量大于或者等于干旱閾值下限時(shí)，則作物水分適宜；S107、將所述作物的種植分布信息、預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息、參考作物蒸發(fā)蒸騰量信息、土壤相對含水量、作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量和作物的干旱程度，利用地理信息系統(tǒng)生成空間分布圖并顯示。當(dāng)獲取預(yù)警區(qū)域作物的種植分布信息后，獲得不同作物的種類，在計(jì)算出不同作物土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的相對含水量后，儲存于上位機(jī)中，方便利用地理信息系統(tǒng)(GIS)推廣到其他地區(qū)，地理信息系統(tǒng)再結(jié)合該種作物的干旱閾值下限和儲存于上位機(jī)中土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的相對含水量，得出該區(qū)域作物的干旱情況。例如，在河南省獲取不同作物的空間分布情況，根據(jù)氣象、土壤、初始土壤含水量及不同作物所處的生長發(fā)育期計(jì)算得到不同作物土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的相對含水量，儲存在上位機(jī)中，然后結(jié)合河南省不同作物的干旱閾值下限和儲存的上位機(jī)中的不同作物土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的相對含水量，判斷整個(gè)河南省的干旱情況。從上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明提供了一種干旱預(yù)警方法，首先獲取預(yù)警區(qū)域作物的種植分布信息，采集預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息、預(yù)警區(qū)域地理信息、水文地質(zhì)參數(shù)及初始土壤含水量信息，其次計(jì)算所述作物的參考作物蒸發(fā)蒸騰量、作物系數(shù)和實(shí)際作物蒸發(fā)蒸騰量，所述參考作物蒸發(fā)蒸騰量是根據(jù)所述天氣預(yù)報(bào)信息和預(yù)警區(qū)域地理信息計(jì)算的，所述作物系數(shù)是根據(jù)所述作物的生物學(xué)下限溫度和所述天氣預(yù)報(bào)信息計(jì)算得到的，所述作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量是根據(jù)參考作物蒸發(fā)蒸騰量和作物系數(shù)計(jì)算得到的，最后就可以計(jì)算出預(yù)警區(qū)域土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的相對含水量，進(jìn)而與作物的干旱閾值下限進(jìn)行比較，判斷作物的干旱程度，這樣就綜合了包括作物生長狀況、土壤水分、天氣預(yù)報(bào)信息和預(yù)警區(qū)域地理信息等多種來源的信息，判斷預(yù)警區(qū)域土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的相對含水量得知作物的干旱程度，使得作物干旱預(yù)警更加準(zhǔn)確和合理，這樣在灌溉的時(shí)候不至于造成水資源的不合理利用和浪費(fèi)。此外，通過地理信息系統(tǒng)整合來自不同田塊的干旱情況，分析、處理數(shù)據(jù)得到區(qū)域范圍內(nèi)的干旱情況，并且形成預(yù)警分布圖，最后顯示干旱預(yù)警分布圖，使得操作人員能夠通過分布圖了解宏觀旱情，及時(shí)進(jìn)行抗旱防災(zāi)工作。本發(fā)明實(shí)施例公開的一種干旱預(yù)警方法中，所述計(jì)算作物的參考蒸發(fā)蒸騰量具體為，先將天氣預(yù)報(bào)中的定性信息定量化，天氣預(yù)報(bào)信息定量化主要包括降雨量的定量解析和風(fēng)速的定量解析，降雨量的具體解析方法為根據(jù)氣象觀測規(guī)范，將天氣預(yù)報(bào)信息中的降水量等級轉(zhuǎn)變?yōu)榻邓恐礟t，根據(jù)不同的條件，將降水量值轉(zhuǎn)換為有效降水量值，具體計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種干旱預(yù)警方法，其特征在于，包括 獲取預(yù)警區(qū)域作物的種植分布信息，所述種植分布信息是指，不同作物的種類和空間分布情況； 采集預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息、預(yù)警區(qū)域地理信息、水文地質(zhì)參數(shù)及初始土壤含水量信息； 計(jì)算所述作物的參考蒸發(fā)蒸騰量和作物系數(shù)，所述參考作物蒸發(fā)蒸騰量是根據(jù)所述天氣預(yù)報(bào)信息和預(yù)警區(qū)域地理信息計(jì)算得到的，所述作物系數(shù)利用預(yù)先儲存的作物生物學(xué)下限溫度結(jié)合天氣預(yù)報(bào)信息計(jì)算得到； 根據(jù)所述參考作物蒸發(fā)蒸騰量和作物系數(shù)計(jì)算得到作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量； 根據(jù)預(yù)先得知的作物所處的生育階段、所述水文地質(zhì)參數(shù)、所述初始土壤含水量和作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量計(jì)算得到所述預(yù)警區(qū)域土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的相對含水量； 比較所述相對含水量和干旱閾值下限判斷作物的干旱程度，當(dāng)判斷所述相對含水量小于干旱閾值下限時(shí)，則作物干旱，當(dāng)所述相對含水量大于或者等于干旱閾值下限時(shí)，則作物水分適宜； 將所述作物的種植分布信息、預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息、參考作物蒸發(fā)蒸騰量信息、土壤相對含水量、作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量和作物的干旱程度，利用地理信息系統(tǒng)生成空間分布圖并顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的干旱預(yù)警方法，其特征在于，所述地理信息包括預(yù)警區(qū)域的土地利用率、預(yù)警區(qū)域不同空間位置的經(jīng)緯度和高程信息、預(yù)警區(qū)域的植被覆蓋率和預(yù)警區(qū)域土壤類型信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的干旱預(yù)警方法，其特征在于，所述參考作物蒸發(fā)蒸騰量是根據(jù)所述天氣預(yù)報(bào)信息和預(yù)警區(qū)域地理信息計(jì)算得到的，具體包括 天氣預(yù)報(bào)中的定性信息定量化； 根據(jù)所述預(yù)警區(qū)域地理信息和所述定量化后的天氣預(yù)報(bào)信息，利用彭曼-蒙特斯公式、彭曼修正公式、索恩斯威特公式或者泰勒公式計(jì)算所述作物的參考作物蒸發(fā)蒸騰量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的干旱預(yù)警方法，其特征在于，所述天氣預(yù)報(bào)中的定性信息定量化包括降雨量定量解析和風(fēng)速定量解析。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的干旱預(yù)警方法，其特征在于，所述降雨量定量解析具體為 根據(jù)氣象觀測規(guī)范，將天氣預(yù)報(bào)信息中的降水量等級轉(zhuǎn)變?yōu)榻邓恐礟t，根據(jù)條件的不同，將降水量值轉(zhuǎn)換為有效降水量值，具體計(jì)算公式為P, = PO < /! < 40mme t' Pe=AQ + SF [1.2525 (Pt - 40)娜16 - 2.935224] (109 55118麵、)> 輸謂 其中SF = O. 531747+1. 16063 X 1(T2D_8· 943053 X l(T5D2+2. 3213432 X KT7D3式中=Pe為有效降水量(mm) ;Pt為日或旬平均降水量(mm) ;ET。為日或旬平均作物需水量(mm) ;SF為土壤水分貯存因子；D為可使用的土壤貯水量(mm)，一般取為作物根區(qū)土壤有效持水量的40% 60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的干旱預(yù)警方法，其特征在于，所述風(fēng)速定量解析具體為根據(jù)氣象標(biāo)準(zhǔn)，將風(fēng)力等級解析為IOm處的風(fēng)速，然后采用以下公式換算為2m處的風(fēng)速值
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的干旱預(yù)警方法，其特征在于，所述作物系數(shù)利用預(yù)先儲存的所述作物生物學(xué)下限溫度結(jié)合天氣預(yù)報(bào)信息計(jì)算得到，具體包括 根據(jù)所述天氣預(yù)報(bào)信息和所述作物的生物學(xué)下限溫度，計(jì)算某一時(shí)段內(nèi)所述作物的有效積溫； 根據(jù)有效積溫與作物系數(shù)之間的關(guān)系模型計(jì)算所述作物的作物系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的干旱預(yù)警方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)先得知的作物所處的生育階段、所述水文地質(zhì)參數(shù)、所述初始土壤含水量和作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量計(jì)算得到所述預(yù)警區(qū)域土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的相對含水量，具體為 通過公式Wt+1=W0+WT+Pe+K+M-ETc 計(jì)算，其中=Wt=IO P Θ (H2-H1) 式中為、fft+1分別為初始時(shí)段和任一時(shí)間的土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的儲水量(mm) ；ffT為濕潤層增加的水量(_) ;Ρε為土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的有效降雨量(_) ;Κ為時(shí)段t內(nèi)的地下水補(bǔ)給量(mm) ;M為時(shí)段t內(nèi)的灌溉水總量(mm) ;ET。為時(shí)段t內(nèi)的作物需水量(mm); P為土壤干容重(g/cm3) ； Θ為時(shí)段初土壤平均含水率；氏、H2分別為時(shí)段初和時(shí)段末的濕潤層深度(cm)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的干旱預(yù)警方法，其特征在于，將所述作物的種植分布信息、預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息、參考作物蒸發(fā)蒸騰量信息、土壤相對含水量、作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量和作物的干旱程度，利用地理信息系統(tǒng)生成空間分布圖并顯示，具體為 以柵格為基本單元，將所述作物的種植分布信息、預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息、參考作物蒸發(fā)蒸騰量信息、土壤相對含水量、作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量和作物的干旱程度轉(zhuǎn)化為空間分布圖； 不同干旱等級用不同的顏色來顯示空間分布圖。
10.一種干旱預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括 用于獲取預(yù)警區(qū)域作物的種植分布信息的獲取單元，所述種植分布信息是指，不同作物的種類和空間分布情況； 用于采集預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息、預(yù)警區(qū)域地理信息、水文地質(zhì)參數(shù)及初始土壤含水量信息的采集單元； 與所述采集單元相連、用于計(jì)算所述作物的參考作物蒸發(fā)蒸騰量和作物系數(shù)的第一計(jì)算單元，所述參考作物蒸發(fā)蒸騰量是根據(jù)所述天氣預(yù)報(bào)信息和預(yù)警區(qū)域的地理信息計(jì)算得至IJ，所述作物系數(shù)利用預(yù)先儲存的所述作物生物學(xué)下限溫度結(jié)合天氣預(yù)報(bào)信息計(jì)算得到； 與所述第一計(jì)算單元相連、用于根據(jù)所述參考作物蒸發(fā)蒸騰量和作物系數(shù)計(jì)算得到作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量的第二計(jì)算單元；與所述第二計(jì)算單元相連、用于計(jì)算所述預(yù)警區(qū)域土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的相對含水量的第三計(jì)算單元，所述相對含水量是根據(jù)預(yù)先得知的作物所處的生育階段、所述水文地質(zhì)參數(shù)、所述初始土壤含水量和作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量計(jì)算得到的； 與所述第三計(jì)算單元相連、用于將所述相對含水量與所述作物的干旱閾值下限進(jìn)行比較、進(jìn)而判斷作物干旱程度的比較單元； 與所述獲取單元、采集單元和比較單元相連、用于將所述作物的種植分布信息、預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息、參考作物蒸發(fā)蒸騰量信息、土壤相對含水量、作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量和作物的干旱程度，利用地理信息系統(tǒng)推及到區(qū)域的旱情分析，生成空間分布圖的分布圖生成單元; 與所述分布圖生成單元相連、用于顯示所述空間分布圖的顯示單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的干旱預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述地理信息包括預(yù)警區(qū)域的土地利用率、預(yù)警區(qū)域不同空間位置的經(jīng)緯度和高程信息、預(yù)警區(qū)域的植被覆蓋率和預(yù)警區(qū)域土壤類型信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的干旱預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述干旱預(yù)警系統(tǒng)可以通過地理信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能，將作物的干旱程度推及到區(qū)域旱情分析，進(jìn)而得到區(qū)域作物缺水狀況。
全文摘要
本發(fā)明公開了干旱預(yù)警方法，包括獲取預(yù)警區(qū)域作物的種植分布信息；采集預(yù)警區(qū)域天氣預(yù)報(bào)信息等信息；計(jì)算作物的參考蒸發(fā)蒸騰量和作物系數(shù)；計(jì)算得到作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量；根據(jù)作物實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量等信息計(jì)算得到土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的相對含水量；比較土壤計(jì)劃濕潤層內(nèi)的相對含水量和干旱閾值下限判斷作物的干旱程度，這樣就綜合考慮了作物生長狀況、土壤水分、天氣預(yù)報(bào)信息和預(yù)警區(qū)域地理信息等多種來源的信息，判斷作物的干旱程度，使得作物干旱預(yù)警更加準(zhǔn)確和合理，在灌溉的時(shí)候不至于造成水資源的不合理利用和浪費(fèi)，最后將作物的干旱程度等相關(guān)信息，利用地理信息系統(tǒng)生成空間分布圖并顯示，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)水資源的優(yōu)化配置和區(qū)域范圍內(nèi)的干旱預(yù)警。
文檔編號G01N33/24GK102779391SQ20121025772
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者劉小飛, 孫景生, 宋妮, 張寄陽, 王景雷, 陳智芳 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所