技術(shù)特征：

1.一種基于遙感數(shù)據(jù)反演的灌區(qū)稻田智能灌排決策方法，特征在于：所述方法包括下列步驟：

步驟一，遙感數(shù)據(jù)獲取，從Terra和Qqua衛(wèi)星遙感平臺(tái)上獲取MODIS遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品、從國(guó)產(chǎn)氣象衛(wèi)星風(fēng)云系列平臺(tái)獲取氣象數(shù)據(jù)產(chǎn)品以及利用無(wú)人機(jī)載紅外測(cè)距傳感器獲取稻田水位數(shù)據(jù)產(chǎn)品；

步驟二，遙感數(shù)據(jù)反演，基于獲取的多源遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品對(duì)灌區(qū)水稻的關(guān)鍵生育時(shí)期識(shí)別、稻田蒸散發(fā)量、植物截留量、稻田土壤濕度、氣象信息以及田面水位的要素信息進(jìn)行反演及提??；

步驟三，灌排決策分析，由遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品反演獲得的水稻關(guān)鍵生育時(shí)期、土壤水分及稻田田面水位的信息與設(shè)定的稻田需求水位進(jìn)行比較，低于稻田需求水位時(shí)進(jìn)行灌溉，高于稻田田面水位時(shí)進(jìn)行排水。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遙感數(shù)據(jù)反演的灌區(qū)稻田智能灌排決策方法，特征在于：所述步驟二的遙感數(shù)據(jù)反演的內(nèi)容如下：

A、降雨量及預(yù)測(cè)降雨量：

日降雨量及預(yù)測(cè)降雨量通過(guò)國(guó)產(chǎn)氣象衛(wèi)星風(fēng)云系列所形成的日尺度降水產(chǎn)品及預(yù)測(cè)降雨產(chǎn)品獲得；

B、稻田田面水位反演：

稻田田面水位通過(guò)將紅外測(cè)距傳感器裝載于小型無(wú)人機(jī)上，基于紅外測(cè)距技術(shù)反演稻田的田面水位，使得田面水位測(cè)量分辨率達(dá)到5mm；

C、水稻關(guān)鍵生育期反演：

水稻關(guān)鍵生育期反演采用增強(qiáng)植被指數(shù)法，監(jiān)測(cè)區(qū)的增強(qiáng)植被指數(shù)值通過(guò)MODIS產(chǎn)品數(shù)據(jù)獲得；通過(guò)MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品獲得監(jiān)測(cè)區(qū)的增強(qiáng)植被指數(shù)時(shí)間序列，并采用傅立葉和小波低通濾波法算法去除噪聲，得到較為平滑的增強(qiáng)植被指數(shù)時(shí)間序列；根據(jù)水稻關(guān)鍵生育時(shí)期和增強(qiáng)植被指數(shù)的關(guān)系，反演水稻的關(guān)鍵生育期；

D、土壤水分反演：

土壤水分反演采用溫度植被干旱指數(shù)法，其基本原理為研究區(qū)域的增強(qiáng)植被指數(shù)增強(qiáng)植被指數(shù)EVI和地表溫度Ts構(gòu)成溫度植被干旱指數(shù)的三角形特征空間；溫度植被干旱指數(shù)TVDI和土壤相對(duì)含水量RSM的計(jì)算公式如下：

$TVDI=\frac{Ts-{\mathrm{Ts}}_{\min }}{{\mathrm{Ts}}_{\max }-{\mathrm{Ts}}_{\min }}---\left(1\right)$

RSM＝RSM_W-TVDI*(RSM_W-RSM_D) (2)

式中，Ts為研究區(qū)內(nèi)任一像元的地表溫度；Ts_max為研究區(qū)內(nèi)EVI對(duì)應(yīng)的最高地表溫度，即干邊，在干邊上TVDI＝1；Ts_min為研究區(qū)內(nèi)EVI對(duì)應(yīng)的最低地表溫度，即濕邊，在濕邊上TVDI＝0；RSM_W是濕邊上最大土壤相對(duì)含水量，濕邊的土壤相對(duì)含水量為田間持水量，為100％(Gillies et al.,1997)；RSM_D為干邊最小土壤相對(duì)含水量；由公式(2)得到RSM_D的表達(dá)式如下所示：

${\mathrm{RSM}}_D={\mathrm{RSM}}_W-\frac{{\mathrm{RSM}}_W-RSM}{TVDI}---\left(3\right)$

根據(jù)野外實(shí)測(cè)土壤相對(duì)含水量RSM和所對(duì)應(yīng)的TVDI值帶入公式(3)，求得RSM_D值，通過(guò)監(jiān)測(cè)區(qū)多點(diǎn)的RSM_D值求得平均RSM_D，然后根據(jù)公式(2)求出監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)每個(gè)像元點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的土壤相對(duì)含水量RSM；

E、蒸散發(fā)反演：

蒸散發(fā)反演根據(jù)遙感數(shù)據(jù)計(jì)算得出瞬時(shí)蒸散發(fā)量ET，再通過(guò)積分運(yùn)算課得出區(qū)域蒸散發(fā)量ETa；其中瞬時(shí)蒸散發(fā)量ET計(jì)算公式如下：

$ET=\frac{Rn-G-H}{\mathrm{\λ}}---\left(4\right)$

式中，Rn為地表凈輻射量，G為土壤熱通量，H為顯熱通量，λ為氣化潛熱；

①地表凈輻射量Rn采用下述公式(5)計(jì)算：

Rn＝(1-α)*R_S+R_L (5)

其中，α為地表反照率，R_S為短波輻射，R_L為長(zhǎng)波輻射，所述的三個(gè)值均通過(guò)MODIS產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算獲得；

②土壤熱通量G采用下述公式(6)計(jì)算：

式中，為植被覆蓋比例系數(shù)；為裸土比例系數(shù)；f_c為植被覆蓋度；在地表全部被植被覆蓋，而裸土式中植被覆蓋度f(wàn)_c由下述公式(7)和(8)計(jì)算：

$f_c=\frac{NDVI-{\mathrm{NDVI}}_{min}}{{\mathrm{NDVI}}_{\max }-{\mathrm{NDVI}}_{min}}---\left(7\right)$

式中，NDVI為歸一化植被指數(shù)；NDVImin對(duì)應(yīng)裸土，取值0.2；NDVImax對(duì)應(yīng)全覆蓋植被，取值0.86；NDVI由MODIS產(chǎn)品獲得；

③顯熱通量H采用下述公式(8)計(jì)算：

$H=\mathrm{\ρ}*C_P\frac{T_S-T_a}{r_a}---\left(8\right)$

式中：ρ為空氣密度，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下為1.29kg m^-3；C_P為正常壓力值下的空氣熱容，為1.004Jkg^-1K^-1；T_s為地表溫度，由MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品獲得；T_a為參考高度處的空氣溫度，通過(guò)在監(jiān)測(cè)區(qū)實(shí)際測(cè)定獲得；r_a為空氣動(dòng)力學(xué)阻抗，依賴于監(jiān)測(cè)區(qū)表面的粗糙度，根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)的實(shí)際情況設(shè)定；

④氣化潛熱λ采用下述公式(9)計(jì)算：

λ＝2.5–0.0022T_a (9)

式中，T_a為參考高度處的空氣溫度，通過(guò)在監(jiān)測(cè)區(qū)實(shí)際測(cè)定獲得；

F、植被截留量反演：

植被截留量反演通過(guò)衛(wèi)星遙感產(chǎn)品獲得的植被覆蓋度和LAI數(shù)據(jù)，以及通過(guò)國(guó)產(chǎn)氣象衛(wèi)星風(fēng)云系類獲得的日尺度降雨量計(jì)算獲得；采用下述公式(10)計(jì)算植被截留量S_v：

式中，f_c為植被覆蓋度；S_max為植被最大截留量；η為校正系數(shù)；為累積降雨量；植被覆蓋度f(wàn)_c由公式(7)計(jì)算獲得；植被最大截留量S_max和校正系數(shù)η值取決于葉面指數(shù)LAI，分別由下述公式(11)和(12)計(jì)算：

S_max＝0.935+0.498*LAI-0.00575*LAI² (11)

η＝0.046*LAI (12)

式中，LAI由MODIS遙感產(chǎn)品獲得；

G、徑流反演：

徑流地表徑流SRQ、壤中流SFQ和地下徑流URQ組成，分別由下述公式(13)、(14)和(15)計(jì)算：

$SRQ=\mathrm{\β}{\[\frac{{\mathrm{RSM}}_S}{{\mathrm{RSM}}_{S0}*\mathrm{\Ψ}}\]}^{\mathrm{\γ}}(P-S_v)---\left(13\right)$

SFQ＝RSM_L*δ*Thick_L (14)

URQ＝RSM_U*ε*Thick_U (15)

式中，RSMs為表層土壤含水量；RSMso為表層土壤飽和含水量；P-Sv為有效降雨量；RSM_L為深層土壤含水量和地下層含水量；Ψ為覆蓋影響參數(shù)；β為土壤飽和后徑流系數(shù)；γ為土壤水影響系數(shù)；δ和ε為壤中流和地下徑流的出流系數(shù)，Thick為土壤厚度；除Ψ、β、γ、δ、ε和Thick六個(gè)數(shù)據(jù)需根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)的實(shí)際情況設(shè)定外，其他數(shù)據(jù)均由遙感反演獲得。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遙感數(shù)據(jù)反演的灌區(qū)稻田智能灌排決策方法，特征在于：所述步驟三的灌排決策分析，將利用遙感數(shù)據(jù)反演獲得的水稻關(guān)鍵生育時(shí)期、土壤水分及稻田田面水位的信息與設(shè)定的水稻需求水位進(jìn)行比較，形成灌排決策；其中稻田需求水位需要根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)具體的水稻關(guān)鍵生育期生長(zhǎng)水分需求進(jìn)行設(shè)定；當(dāng)?shù)咎锾锩嫠籋₀低于稻田需求水位H時(shí)，形成灌溉決策；當(dāng)?shù)咎锾锩嫠籋₀高于稻田需求水位H時(shí)，形成排水決策；具體灌溉量I和排水量D分別采用下述公式(16)和(17)計(jì)算：

I＝ETa+Sv+RQ+ΔRSM-H₀-P (16)

D＝H₀-P-ETa-Sv-RQ-ΔRSM (17)

式中，ΔRSM為初始土壤含水量RSM₀與測(cè)定時(shí)的土壤含水量RSM的差值；蒸發(fā)量ETa、截留量Sv、徑流量RQ、土壤含水量RSM、降雨量P和稻田田面水位H₀均由步驟二的遙感數(shù)據(jù)反演獲得。

4.一種基于遙感數(shù)據(jù)反演的灌區(qū)稻田智能灌排決策系統(tǒng)，特征在于：所述系統(tǒng)包括：

遙感數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取多源遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品，并傳輸給遙感數(shù)據(jù)反演模塊；

遙感數(shù)據(jù)反演模塊，用于反演灌排決策分析模塊所需的水稻關(guān)鍵生育時(shí)期、稻田蒸散發(fā)量、植物截留量、稻田土壤濕度、氣象信息以及田面水位的要素信息，并將要素信息傳輸給灌排決策分析模塊；

灌排決策分析模塊，用于形成灌區(qū)稻田灌排決策；利用遙感數(shù)據(jù)反演獲得的水稻關(guān)鍵生育時(shí)期、土壤水分及稻田田面水位的信息與設(shè)定的水稻需求水位進(jìn)行比較，形成灌排決策；

所述的遙感數(shù)據(jù)獲取模塊包括MODIS數(shù)據(jù)獲取模塊、氣象數(shù)據(jù)獲取模塊及田面水位數(shù)據(jù)獲取模塊；MODIS數(shù)據(jù)獲取模塊通過(guò)MODIS陸地工作組的產(chǎn)品處理和分發(fā)中心免費(fèi)獲取；氣象數(shù)據(jù)獲取模塊通過(guò)國(guó)產(chǎn)氣象衛(wèi)星風(fēng)云系列免費(fèi)獲??；稻田水位數(shù)據(jù)產(chǎn)品通過(guò)將紅外測(cè)距傳感器裝載于小型無(wú)人機(jī)上，基于紅外測(cè)距技術(shù)獲取；

所述的遙感數(shù)據(jù)反演模塊，包括：

降雨量模塊：用于測(cè)定灌區(qū)的日降雨量及預(yù)測(cè)降雨量；降雨量通過(guò)國(guó)產(chǎn)氣象衛(wèi)星風(fēng)云系列所形成的日尺度降水產(chǎn)品及預(yù)測(cè)降雨產(chǎn)品獲得；

稻田田面水位模塊：用于測(cè)定灌區(qū)稻田田面水位；通過(guò)將紅外測(cè)距傳感器裝載于小型無(wú)人機(jī)上，基于紅外測(cè)距技術(shù)反演稻田的田面水位，使得田面水位測(cè)量分辨率達(dá)到5mm；

水稻關(guān)鍵生育時(shí)期反演模塊，用于反演監(jiān)測(cè)區(qū)的水稻關(guān)鍵生育時(shí)期；采用增強(qiáng)植被指數(shù)法，監(jiān)測(cè)區(qū)的增強(qiáng)植被指數(shù)值通過(guò)MODIS產(chǎn)品數(shù)據(jù)獲得；通過(guò)MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品獲得監(jiān)測(cè)區(qū)的增強(qiáng)植被指數(shù)時(shí)間序列，并采用傅立葉和小波低通濾波法算法去除噪聲，得到較為平滑的增強(qiáng)植被指數(shù)時(shí)間序列；根據(jù)水稻關(guān)鍵生育時(shí)期和增強(qiáng)植被指數(shù)的關(guān)系，反演水稻的關(guān)鍵生育期；

土壤水分反演模塊，用于反演監(jiān)測(cè)區(qū)的土壤水分狀況；采用溫度植被干旱指數(shù)法，其基本原理為研究區(qū)域的植被指數(shù)EVI和地表溫度Ts構(gòu)成三角形特征空間；通過(guò)分析溫度植被干旱指數(shù)TVDI和土壤相對(duì)含水量RSM的關(guān)系計(jì)算求出研究區(qū)上每個(gè)像元點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的土壤相對(duì)含水量RSM；

蒸散發(fā)量反演模塊，用于反演監(jiān)測(cè)區(qū)的蒸散發(fā)量；根據(jù)遙感數(shù)據(jù)計(jì)算得出瞬時(shí)蒸散發(fā)量ET，再通過(guò)積分運(yùn)算課得出區(qū)域蒸散發(fā)量ETa；瞬時(shí)蒸散發(fā)量ET通過(guò)計(jì)算地表凈輻射量Rn，土壤熱通量G，顯熱通量H獲得；所述的三個(gè)值均通過(guò)MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品獲得；

植被截留量反演模塊，用于反演監(jiān)測(cè)區(qū)植被截留量；通過(guò)衛(wèi)星遙感產(chǎn)品獲得的植被覆蓋度和LAI數(shù)據(jù)，以及通過(guò)國(guó)產(chǎn)氣象衛(wèi)星風(fēng)云系列獲得的日尺度降雨量計(jì)算獲得；

徑流反演模塊，用于反演監(jiān)測(cè)區(qū)徑流量；徑流地表徑流SRQ、壤中流SFQ和地下徑流URQ組成；所述三個(gè)值由MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品反演計(jì)算獲得；

所述灌排決策分析模塊，包括灌排決策判斷模塊、灌溉量計(jì)算模塊和排水量計(jì)算模塊；其中，灌排決策判斷模塊中的稻田需求水位需要根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)具體的水稻關(guān)鍵生育期生長(zhǎng)水分需求進(jìn)行設(shè)定；當(dāng)?shù)咎锾锩嫠籋₀低于稻田需求水位H時(shí)，形成灌溉決策；當(dāng)?shù)咎锾锩嫠籋₀高于稻田需求水位H時(shí)，形成排水決策；灌溉量計(jì)算模塊和排水量計(jì)算模塊中的灌溉量I和排水量D的計(jì)算參數(shù)均由遙感數(shù)據(jù)反演模塊獲得。