基于虫态发育与温度关系的胡杨春尺蠖防治期预测方法技术

本发明专利技术涉及林业数据遥感分析技术领域，是一种基于虫态发育与温度关系的胡杨春尺蠖防治期预测方法，包括以下步骤：第一步，获取数据来源；第二步，提取胡杨林空间分布信息；第三步，提取温度信息；第四步，判断遥感温度的准确性，第五步，建立胡杨春尺蠖活动期温度变化特征分析模型，第六步，建立胡杨春尺蠖各个阶段的虫情变化特征分析模型，第七步，建立胡杨春尺蠖的各个变化形态的存活率与温度变化的分析模；第八步，计算胡杨春尺蠖各个虫态下的发育速率；第九步，判断出对胡杨春尺蠖的最佳防治期。本发明专利技术通过建模分析得到在二龄虫时期进行防治，找到最佳防治期，对病虫害进行有效的消灭，对促进胡杨的正常生长具有重要的意义。

Prediction method for controlling period of spring looper, Populus euphratica, based on relationship between insect development and temperature

The present invention relates to the field of remote sensing analysis technology for forestry data, which is a method for predicting the control period of Populus euphratica based on the relationship between insect state development and temperature. The method comprises the following steps: first step, obtaining data sources; second step, extracting spatial distribution information of Populus euphratica forest; third step, extracting temperature information; fourth step, judging remote sensing information. The fifth step is to establish the analysis model of temperature change characteristics during the active period of Eupatorium euphraticum. The sixth step is to establish the analysis model of insect situation change characteristics at different stages of Eupatorium euphraticum. The seventh step is to establish the analysis model of survival rate and temperature change of various morphological changes of Eupatorium euphraticum. The eighth step is to calculate Eupatorium euphraticum. In the ninth step, the optimum control period was determined. Through modeling and analysis, the method can prevent and control the second instar insects, find the best control period and effectively eliminate the diseases and insect pests, which is of great significance for promoting the normal growth of Populus euphratica.

【技术实现步骤摘要】
基于虫态发育与温度关系的胡杨春尺蠖防治期预测方法
本专利技术涉及林业病虫害防治期预测
，是一种基于虫态发育与温度关系的胡杨春尺蠖防治期预测方法。
技术介绍
叶尔羌河流域位于新疆南部，是世界上胡杨林分布最集中的区域，也是生态平衡最为薄弱的区域，拥有胡杨林面积有林地约19万公顷，疏林地约100万公顷，主要分布于荒漠河流沿岸、沙漠边缘地带，是平原荒漠生态系统的主要植被类型，也是天然绿洲生态系统的骨架和人工绿洲的外围屏障。另外叶尔羌河流域是中国主要的沙尘暴源地之一，胡杨林起着重要的防风固沙抑尘作用。近50年来，由于人为破坏和气候变化，导致天然胡杨林大面积败落，生态系统失衡，生物多样性锐减，胡杨林生长状况不佳，病虫害乘隙在胡杨林内大肆传播，胡杨春尺蠖虫害的蔓延最为迅猛，已俞过半的胡杨林被胡杨春尺蠖虫害侵蚀，而且有进一步向绿洲扩散的趋势。源于胡杨林的胡杨春尺蠖害虫向绿洲蔓延，有可能引起巨大的生态灾难，对于欠发达、多民族的新疆来说，有引起社会动荡的潜在风险，由于叶尔羌河流域天然胡杨林面积大、分布广，导致防治率低，胡杨春尺蠖虫害对胡杨林的种群存亡和人工绿洲的生态安全存在极大威胁。因此，如何及时、精准、大范围有效地监测胡杨春尺蠖灾害并提供预警信息，是新疆胡杨林灾害防治中面临的重大技术挑战。胡杨春尺蠖虫害的发生有爆发概率小、发生强度大、不规则发生和累积性等规律，病虫害监测预警是一种实用性和复杂性较强的技术研究。其中传统的实地调查统计、药剂诱捕等方法获取信息较为精确，然而整个调查过程需要耗费过多人力、物力和财力资源。叶尔羌河流域胡杨林分布较为集中，大部分区域在沙漠深处难以常年进行人工调查，传统监测方法的结果较为片面，时间和空间分布上监测不够全面，因此使得对胡杨春尺蠖虫害的防范治理存在极大的缺陷。遥感技术在森林病虫害监测领域的应用研究已在国内外学者中广泛地开展，证明航天遥感的技术成果，可以实践应用于森林病虫害的实时监测，可是由于本领域研究深度的深化及广度的拓展尚有进一步提升和细化的空间，因此，目前还没有在现实虫害监测中广泛的应用，仍处于试验阶段。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于虫态发育与温度关系的胡杨春尺蠖防治期预测方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有技术中没有对胡杨林春尺蠖危害发生时间、发生规律、危害程度及时间分布规律进行预测和防治的方法，导致胡杨林虫害春季繁衍迅速，严重威胁胡杨林的生长问题。本专利技术的技术方案是通过以下措施来实现的：该基于虫态发育与温度关系的胡杨春尺蠖防治期预测方法，包括以下步骤：第一步，获取研究所用的数据来源；通过光学卫星对胡杨林信息进行提取，其中胡杨林信息包括温度信息、遥感卫星影像信息和基础地理信息数据，之后进入第二步；第二步，提取胡杨林空间分布信息；采用面向对象的方法对遥感影像进行分类，以光谱特征作为提取胡杨分布信息的阈值范围，获取胡杨林生长的主要区域，之后进入第三步；第三步，对遥感卫星影像信息进行处理，以用于获取准确的遥感温度数据；通过遥感图像处理软件对研究区边界的遥感卫星影像数据分别进行批量裁剪处理，利用遥感图像处理软件中的最大值合成技术将经处理得到的研究区内的遥感影像分别合成为4天一期的白天、夜间影像数据，再利用遥感图像处理软件对获得的遥感影像的坏值进行简易剔除以减少数据的冗余量，之后进入第四步；第四步，对遥感温度数据与基于积温法测得的气象温度数据进行拟合分析和相关性分析，判断遥感温度数据是否准确，若遥感温度数据误差大、不准确，则返回第一步，若遥感温度数据准确，则之后进入第五步；第五步，将遥感温度数据作为胡杨春尺蠖发生研究的基础信息数据，建立胡杨春尺蠖活动期温度变化特征分析模型，胡杨春尺蠖的虫态活动期包括虫蛹的羽化、成虫的繁殖过程、虫卵的孵化以及幼虫的生长发育过程，分析温度对胡杨春尺蠖的各个虫态发育速率的影响程度，之后进入第六步；第六步，建立胡杨春尺蠖各个阶段的虫情变化特征分析模型，获取各个阶段影响虫情变化的因素，其中，变化特征分析包括对胡杨春尺蠖虫蛹变化特征分析、虫卵数量变化特征分析、虫口密度变化特征分析和虫情发生进度变化分析，之后进入第七步；第七步，建立胡杨春尺蠖的各个变化形态的存活率与温度变化的分析模型，包括对胡杨春尺蠖羽化与温度之间的分析、胡杨春尺蠖产卵与温度之间的分析、胡杨春尺蠖孵化与温度之间的分析、胡杨春尺蠖二龄虫与温度之间的分析以及温度与胡杨春尺蠖发育速率之间的分析，之后进入第八步；第八步，根据胡杨春尺蠖的成虫、卵、幼虫各个虫态下的发育速率与温度之间的关系，通过罗杰斯蒂曲线模型从已知的温度T估算出胡杨春尺蠖各个虫态下的发育速率，其中，拟合出罗杰斯蒂曲线方程式为：V＝K/(1+ea-bT)(1)式中，V为发育速率，T为环境温度，K为最大大于速率，a，b为常数；第九步，根据第七步的胡杨春尺蠖的各个变化形态的存活率与温度变化的分析模型和第八步的胡杨春尺蠖在各个虫态下的发育速率，判断出对胡杨春尺蠖的最佳防治期。下面是对上述专利技术技术方案的进一步优化或/和改进：上述在第三步中，温度信息为采用MODIS温度产品测量得到的地表遥感温度。上述第五步中，对胡杨春尺蠖活动期温度变化特征的分析包括对活动期的平均温度分析和对积温分析，根据胡杨春尺蠖活动期在春季2月份、3月份、4月份平均温度下的变化趋势分析，得到胡杨春尺蠖均呈现出总体缓慢增加的态势，若温度回升速度变慢，则达到胡杨春尺蠖活动温度的时间晚。上述第七步中，治理胡杨春尺蠖幼虫的最佳时期是三龄幼虫之前，即在二龄虫时期进行防治。本专利技术以叶尔羌河中下游沿岸为典型区域，以胡杨尺蠖为研究对象，根据其生活史规律，结合野外采样和实地调查，以MODIS温度产品为数据源，以遥感图像处理软件为平台，对温度产品进行裁剪、波段融合、数据修复、波段预算等处理，提取研究区样地遥感温度数据，分析对比遥感温度数据与气象温度数据的相关性和变化趋势拟合，R2为0.958，相关性显著，线性关系精度达93.％，MODIS提取温度数据可作为春尺蠖发生研究的数据。春尺蠖活动期平均温度整体变化趋势基本稳定，对胡杨春尺蠖活动影响微弱；2、3、4月份平均温度总体变化趋势持续降低，分别对春尺蠖羽化发生、成虫产卵及孵化、幼虫发育速率的影响有所增强，温度回升速度变慢，达到胡杨春尺蠖活动温度的时间也就随之变晚，春尺蠖的危害期逐渐延长。春尺蠖虫害发生程度日趋严重。虫蛹总数呈现缓慢增长的趋势，死亡率逐渐降低，春尺蠖幼虫发生程度越来越严重，虫卵数量也呈现增长趋势，虫口密度呈现递增趋势；春尺蠖虫蛹平均18天完成羽化，7天完成孵化。治理胡杨春尺蠖幼虫的最佳时期是三龄幼虫之前，即在二龄虫时期进行防治，找到最佳防治期，对病虫害进行有效的消灭，对促进胡杨的正常生长具有重要的意义。春尺蠖各虫态与温度之间的关系是符合生物学发生规律的。附图说明附图1为本专利技术实施例1的流程图。附图2为本专利技术实施例1的温度数据提取流程图。附图3为本专利技术实施例2的历年胡杨春尺蠖活动期平均温度曲线图。附图4为本专利技术实施例2的历年2月份平均温度变化趋势曲线图。附图5为本专利技术实施例2的历年3月份平均温度变化趋势曲线图。附图6为本专利技术实施例2的历年3月份平均温度变化趋势曲线图。附图7为本专利技术实施例2的胡杨春尺蠖活动积温变化趋势曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虫态发育与温度关系的胡杨春尺蠖防治期预测方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，获取研究所用的数据来源；通过光学卫星对胡杨林信息进行提取，其中胡杨林信息包括温度信息、遥感卫星影像信息和基础地理信息数据，之后进入第二步；第二步，提取胡杨林空间分布信息；采用面向对象的方法对遥感影像进行分类，以光谱特征作为提取胡杨分布信息的阈值范围，获取胡杨林生长的主要区域，之后进入第三步；第三步，对遥感卫星影像信息进行处理，以用于获取准确的遥感温度数据；通过遥感图像处理软件对研究区边界的遥感卫星影像数据分别进行批量裁剪处理，利用遥感图像处理软件中的最大值合成技术将经处理得到的研究区内的遥感影像分别合成为4天一期的白天、夜间影像数据，再利用遥感图像处理软件对获得的遥感影像的坏值进行简易剔除以减少数据的冗余量，之后进入第四步；第四步，对遥感温度数据与基于积温法测得的气象温度数据进行拟合分析和相关性分析，判断遥感温度数据是否准确，若遥感温度数据误差大、不准确，则返回第一步，若遥感温度数据准确，则之后进入第五步；第五步，将遥感温度数据作为胡杨春尺蠖发生研究的基础信息数据，建立胡杨春尺蠖活动期温度变化特征分析模型，胡杨春尺蠖的虫态活动期包括虫蛹的羽化、成虫的繁殖过程、虫卵的孵化以及幼虫的生长发育过程，分析温度对胡杨春尺蠖的各个虫态发育速率的影响程度，之后进入第六步；第六步，建立胡杨春尺蠖各个阶段的虫情变化特征分析模型，获取各个阶段影响虫情变化的因素，其中，变化特征分析包括对胡杨春尺蠖虫蛹变化特征分析、虫卵数量变化特征分析、虫口密度变化特征分析和虫情发生进度变化分析，之后进入第七步；第七步，建立胡杨春尺蠖的各个变化形态的存活率与温度变化的分析模型，包括对胡杨春尺蠖羽化与温度之间的分析、胡杨春尺蠖产卵与温度之间的分析、胡杨春尺蠖孵化与温度之间的分析、胡杨春尺蠖二龄虫与温度之间的分析以及温度与胡杨春尺蠖发育速率之间的分析，之后进入第八步；第八步，根据胡杨春尺蠖的成虫、卵、幼虫各个虫态下的发育速率与温度之间的关系，通过罗杰斯蒂曲线模型从已知的温度T估算出胡杨春尺蠖各个虫态下的发育速率，其中，拟合出罗杰斯蒂曲线方程式为：V＝K/(1+ea‑bT)  (1)式中，V为发育速率，T为环境温度，K为最大大于速率，a，b为常数；第九步，根据第七步的胡杨春尺蠖的各个变化形态的存活率与温度变化的分析模型和第八步的胡杨春尺蠖在各个虫态下的发育速率，判断出对胡杨春尺蠖的最佳防治期。...

【技术特征摘要】
1.一种基于虫态发育与温度关系的胡杨春尺蠖防治期预测方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，获取研究所用的数据来源；通过光学卫星对胡杨林信息进行提取，其中胡杨林信息包括温度信息、遥感卫星影像信息和基础地理信息数据，之后进入第二步；第二步，提取胡杨林空间分布信息；采用面向对象的方法对遥感影像进行分类，以光谱特征作为提取胡杨分布信息的阈值范围，获取胡杨林生长的主要区域，之后进入第三步；第三步，对遥感卫星影像信息进行处理，以用于获取准确的遥感温度数据；通过遥感图像处理软件对研究区边界的遥感卫星影像数据分别进行批量裁剪处理，利用遥感图像处理软件中的最大值合成技术将经处理得到的研究区内的遥感影像分别合成为4天一期的白天、夜间影像数据，再利用遥感图像处理软件对获得的遥感影像的坏值进行简易剔除以减少数据的冗余量，之后进入第四步；第四步，对遥感温度数据与基于积温法测得的气象温度数据进行拟合分析和相关性分析，判断遥感温度数据是否准确，若遥感温度数据误差大、不准确，则返回第一步，若遥感温度数据准确，则之后进入第五步；第五步，将遥感温度数据作为胡杨春尺蠖发生研究的基础信息数据，建立胡杨春尺蠖活动期温度变化特征分析模型，胡杨春尺蠖的虫态活动期包括虫蛹的羽化、成虫的繁殖过程、虫卵的孵化以及幼虫的生长发育过程，分析温度对胡杨春尺蠖的各个虫态发育速率的影响程度，之后进入第六步；第六步，建立胡杨春尺蠖各个阶段的虫情变化特征分析模型，获取各个阶段影响虫情变化的因素，其中，变化特征分析包括对胡杨春尺蠖虫蛹变化特征分析、虫卵数量变化特征分析、虫口密度变化特征分析和虫情发生进度变化分析，之后进入第七步；第七步，建立胡杨春尺蠖的各个变化形态的存活率与温度变化的分析...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈孟禹，贾翔，黄铁成，来风兵，陈蜀江，侯博展，
申请(专利权)人：陈孟禹，
类型：发明
国别省市：新疆,65