一种玉米高温热害风险的评估方法技术

本发明专利技术提供一种玉米高温热害风险的评估方法，该方法包括：将MODIS LST遥感影像数据进行预处理，获取地表温度；根据地表温度，通过移动窗口算法，计算高温异常指数，并根据高温异常指数获取温度异常区域；根据地表温度和玉米花期分布情况，获取温度异常区域中，玉米花期阶段的热害风险天数和热害风险积温；并计算积温指数。本发明专利技术以MODIS LST遥感影像数据为依据，相较之前研究中所使用的气象站点的点源数据，遥感影像数据能够较精确地反映高温的时空分布状况，为农业高温风险评估提供支持；本发明专利技术高效准确的评估玉米花期阶段的高温热害风险等级，为玉米高温热害预防提供支持，提升玉米高温热害预防的效率和准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种玉米高温热害风险的评估方法
本专利技术涉及农业气象灾害预警领域，特别涉及一种玉米高温热害风险的评估方法。
技术介绍
在玉米生产过程中，温度是重要的气象因子，温度过高会对玉米的生长发育造成严重影响。随着近年来气候不断变暖，我国玉米产区异常高温天气现象的出现频率越来越高，给玉米生产带来严重的危害。高温影响玉米的光合作用。在高温条件下，光合蛋白酶的活性降低，叶绿体结构遭到破坏，引起气孔关闭，从而使光合作用减弱；另一方面，在高温条件下呼吸作用增强，消耗增多，干物质积累下降。高温胁迫时间越长，植株受害就越严重，越难恢复。高温迫使玉米生育进程中各种生理生化反应加速，各个生育阶段缩短。如雌穗分化时间缩短，雌穗小花分化数量减少，果穗变小。在生育后期高温使玉米植株过早衰亡，或提前结束生育进程而进入成熟期，灌浆时间缩短，干物质积累量减少，千粒重、容重、产量和品质降低。玉米雄穗减数分裂和散粉期对温度很敏感。如果在玉米开花时期遇到干旱天气，常常形成败育花粉，或使花粉迅速死亡而导致不能正常受精结实。在玉米雄穗发育至开花散粉的过程中，高温对某些玉米品种的部分不育过程不可恢复，导致玉米的结实率大幅度下降，对生产造成巨大影响，严重的会造成绝产。研究表明，高温胁迫持续时间越长，植株受害风险就越严重，愈难恢复。高温对玉米生长有十分重要的影响，玉米生长期不同，高温的临界值随之不同。玉米生育期中的一些阶段，比如玉米花期，对热害敏感，如果遭受高温热害，会严重的影响玉米生长发育，出现玉米空杆、秃尖、缺粒、缺行等现象，导致玉米的产量和质量的下降，严重的影响农民的收获的产量和经济收入。因此，如何提出一种简单高效的玉米高温风险的评估方法，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术的上述缺陷，提供一种玉米高温热害风险的评估方法。本专利技术提供一种玉米高温热害风险的评估方法，包括：步骤1，根据对MODISLST遥感影像数据进行预处理获取的地表温度，通过移动窗口算法，计算高温异常指数，并根据高温异常指数获取温度异常区域；步骤2，根据所述地表温度和玉米花期分布情况，获取所述温度异常区域中，玉米花期阶段的热害风险天数和热害风险积温；根据所述热害风险天数与热害风险积温，计算积温指数。步骤3，参照预设玉米高温热害分级标准，根据所述热害风险天数和积温指数获取温度异常区域内，玉米花期阶段的高温热害风险等级。其中，所述步骤1中，所述MODISLST遥感影像数据的预处理过程包括：将遥感影像数据坐标转换为WGS-84坐标系，并将像元辐射亮温转换为像元地表温度。其中，所述步骤1中，所述高温异常指数为：MODISLST遥感影像数据中心像元地表温度值与像元地表温度均值的差值。其中，所述步骤1中，所述通过移动窗口算法，计算高温异常指数包括：设定多个窗口尺度，统计不同窗口尺度下的像元地表温度平均值，并获取窗口中心像元地表温度值；计算所述窗口中心像元地表温度值与所述像元地表温度平均值的差值，所述差值为高温异常指数。其中，所述步骤1中，所述根据高温异常指数获取温度异常区域包括：选取玉米花期阶段高温异常指数持续较大的像元对应区域为温度异常区域。其中，所述步骤2中，所述获取玉米花期阶段的热害风险天数和热害风险积温包括：获取温度异常区域中，在玉米花期阶段，将地表温度≥预设高温阈值的天数，定义为热害风险天数；所述热害风险积温为热害风险天数中的温度累积值，计算公式为：式中，Ts为热害风险积温的值；n为热害风险天数；ti为热害风险第i天的温度值。其中，所述积温指数为热害风险天数与热害风险积温的乘积，计算公式为：INt＝Ts·n式中，INt为积温指数的值；Ts为热害风险积温的值；n为热害风险天数。其中，所述预设高温阈值为32～35℃。其中，所述步骤2中，所述玉米花期分布情况通过使用空间分析的空间插值工具进行插值处理获得。其中，所述步骤3中，所述预设玉米高温热害分级标准包括：以玉米花期阶段的积温指数和热害风险天数为玉米高温热害风险的评估指标，通过实验和文献阅读，将玉米高温热害风险等级按严重程度从高至低分为一级～四级。本专利技术提供的玉米高温热害风险的评估方法，基于MODISLST遥感影像数据，使用移动窗口计算窗口中心像元与周围像元地表温度均值的差值，定义为高温异常指数。根据高温异常指数提取黄淮海夏玉米生长区的温度异常区域，以玉米花期阶段的积温指数和热害风险天数为玉米高温热害风险的评估指标，将高温热害风险等级分为四级，获取温度异常区域内，玉米花期阶段的高温热害风险等级。本专利技术以MODISLST遥感影像数据为依据，相较之前研究中所使用的气象站点的点源数据，遥感影像数据的技术优势在于能够较精确地反映高温的时空分布状况，较准确地发现大范围内出现的高温异常区域，为农业高温风险评估提供支持；本专利技术高效准确的评估温度异常区域内玉米花期阶段的高温热害风险等级，为玉米高温热害预防提供支持，提升玉米高温热害预防的效率和准确性。避免高温灾害造成的损失。附图说明图1为根据本专利技术实施例提供的玉米高温热害风险的评估方法流程示意图；图2为根据本专利技术实施例提供的MODISLST反演地表温度数据；图3为根据本专利技术实施例提供的2012年7月1日在不同尺度下高温异常指数T-Tave分布图；图4为根据本专利技术实施例提供的黄淮海夏玉米抽雄期分布图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为根据本专利技术实施例提供的玉米高温热害风险的评估方法流程示意图，如图1所示，该方法包括:步骤S1，根据对MODISLST遥感影像数据进行预处理获取的地表温度，通过移动窗口算法，计算高温异常指数，并根据高温异常指数获取温度异常区域；步骤S2，根据所述地表温度和玉米花期分布情况，获取所述温度异常区域中，玉米花期阶段的热害风险天数和热害风险积温；根据所述热害风险天数与热害风险积温，计算积温指数。步骤S3，参照预设玉米高温热害分级标准，根据所述热害风险天数和积温指数获取温度异常区域内，玉米花期阶段的高温热害风险等级。本专利技术实施例提供的玉米高温热害风险的评估方法，基于MODISLST遥感影像数据，使用移动窗口计算窗口中心像元与周围像元地表温度均值的差值，定义为高温异常指数。根据高温异常指数提取黄淮海夏玉米生长区的温度异常区域，以玉米花期阶段的积温指数和热害风险天数为玉米高温热害风险的评估指标，将高温热害风险等级分为四级，获取温度异常区域内，玉米花期阶段的高温热害风险等级。本专利技术实施例以MODISLST遥感影像数据为依据，相较之前研究中所使用的气象站点的点源数据，遥感影像数据的技术优势在于能够较精确地反映高温的时空分布状况，较准确地发现大范围内出现的高温异常区域，为农业高温风险评估提供支持；本专利技术实施例高效准确的评估温度异常区域内玉米花期阶段的高温热害风险等级，为玉米高温热害预防提供支持，提升玉米高温热害预防的效率和准确性。避免高温灾害造成的损失。其中，步骤S1中，根据对MODISLST遥感影本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玉米高温热害风险的评估方法，其特征在于，包括：步骤1，根据对MODIS LST遥感影像数据进行预处理获取的地表温度，通过移动窗口算法，计算高温异常指数，并根据高温异常指数获取温度异常区域；步骤2，根据所述地表温度和玉米花期分布情况，获取所述温度异常区域中，玉米花期阶段的热害风险天数和热害风险积温；根据所述热害风险天数与热害风险积温，计算积温指数；步骤3，参照预设玉米高温热害分级标准，根据所述热害风险天数和积温指数获取温度异常区域内，玉米花期阶段的高温热害风险等级。

【技术特征摘要】
1.一种玉米高温热害风险的评估方法，其特征在于，包括：步骤1，根据对MODISLST遥感影像数据进行预处理获取的地表温度，通过移动窗口算法，计算高温异常指数，并根据高温异常指数获取温度异常区域；步骤2，根据所述地表温度和玉米花期分布情况，获取所述温度异常区域中，玉米花期阶段的热害风险天数和热害风险积温；根据所述热害风险天数与热害风险积温，计算积温指数；步骤3，参照预设玉米高温热害分级标准，根据所述热害风险天数和积温指数获取温度异常区域内，玉米花期阶段的高温热害风险等级。2.根据权利要求1所述的玉米高温热害风险的评估方法，其特征在于，所述步骤1中，所述MODISLST遥感影像数据的预处理过程包括：将遥感影像数据坐标转换为WGS-84坐标系，并将像元辐射亮温转换为像元地表温度。3.根据权利要求1所述的玉米高温热害风险的评估方法，其特征在于，所述步骤1中，所述高温异常指数为：MODISLST遥感影像数据中心像元地表温度值与像元地表温度均值的差值。4.根据权利要求3所述的玉米高温热害风险的评估方法，其特征在于，所述步骤1中，所述通过移动窗口算法，计算高温异常指数包括：设定多个窗口尺度，统计不同窗口尺度下的像元地表温度平均值，并获取窗口中心像元地表温度值；计算所述窗口中心像元地表温度值与所述像元地表温度平均值的差值，所述差值为高温异常指数。5.根据权利要求3或4所述的玉米高温热害风险的评估方法，其特征在于，所述步骤1中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘哲，汪雪滢，史梦莹，昝糈莉，刘玮，李绍明，张晓东，朱德海，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11