一种滴灌棉田棉叶棉蚜数量光谱快速监测模型的构建方法

本发明涉及植物虫害监测，具体而言，涉及一种滴灌棉田棉叶棉蚜数量光谱快速监测模型的构建方法。

背景技术：

1、棉田害虫一直困扰着棉花生产，制约着棉花产业全面振兴。棉花虫情诊断的指标中，虫口基数常被用于判断虫害发生等级。如何在害虫危害作物时进行快速有效的监测对农业的可持续发展极其重要。

2、目前，在涉及棉蚜数量监测中，一种棉花苗期棉蚜数量监测方法及系统(申请号：zl2020106281818)，其基于不同棉花品种苗期采集的单叶棉蚜数量数据，通过相关性分析筛选出最佳监测叶位，建立一元线性模型，可以快速实现棉花蚜虫数量的监测。但是棉花整个生育期都受棉蚜的危害，同时由于棉蚜中的有翅蚜具有迁飞性，随着棉花植株生育进程的推进及环境条件的适宜，棉蚜迅速繁殖扩散整个调查区域，因此该模型无法较好的涉及棉花整个生育期棉蚜数量的监测。同时，棉蚜存在于棉花各个生育进程中，仅对盆栽环境下棉花苗期早期蚜害进行监测，而生产中大田环境复杂，该调查和取样方式不利于生产上棉田棉蚜数量实际情况的监测，所以构建的模型对滴灌棉田棉蚜数量的快速监测的适用性较差。

3、对于棉花蕾期蚜害棉花冠层光谱特征提取及等级估测方法(申请号：201911087521.4)来说，棉花蕾期是棉花的重要生育时期，通过无人机获取低空尺度下的成像光谱信息，基于偏最小二乘法建立的模型比较单一，同时，棉蚜是群居害虫，且具有迁飞性，对棉花生长后期蕾花铃期进行蚜害监测，其监测模型不利于棉花整个生育期棉蚜虫情数量信息的获取和监测。

4、可见，上述现有技术中的监测方法均有缺陷，特别是不适合滴灌棉田棉蚜数量的快速监测。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供了一种滴灌棉田棉叶棉蚜数量光谱快速监测模型的构建方法，旨在解决当前技术中无法准确快速获取棉蚜数量信息的问题。

2、一方面，本发明提出了一种滴灌棉田棉叶棉蚜数量光谱快速监测模型的构建方法，包括：

3、划分棉株叶位：将棉株进行划分叶位，取下每株的主茎叶，植株由下往上的第一片主茎叶命名为倒一叶，从下至上依次标记主茎叶；

4、统计各主茎叶棉蚜数量数据：分别统计每片主茎叶上的蚜虫总数；

5、获取各主茎叶高光谱反射率数据：通过光谱仪获取每片主茎叶上的高光谱反射率数据，采集数据时避开叶脉，将每个叶片分为上、左、右三个部位，每个部位分别采集1条光谱曲线，3条光谱数据的平均值作为该叶片的原始光谱反射率数据；

6、再依次进行高光谱反射率数据预处理、特征波段筛选与模型构建与验证。

7、进一步地，棉花品种为新陆中81号或塔河2号或j8031。

8、进一步地，所述获取各主茎叶高光谱反射率数据中，每次采集高光谱反射率数据前进行白板校正。

9、进一步地，所述处理高光谱反射率数据，包括：

10、采用卷积平滑、一阶微分、二阶微分、对数与倒数对高光谱反射率数据进行预处理。

11、进一步地，所述特征波段筛选，包括：

12、采用皮尔逊相关系数法与连续投影法进行特征波段筛选。

13、进一步地，所述模型构建与验证，包括：

14、采用线性回归、极致梯度提升树与偏最小二乘回归进行模型构建；

15、选取决定系数、均方根误差和相对分析误差对模型精度进行评价。

16、另一方面，本发明还提出了采用上述方案构建的滴灌棉田棉叶棉蚜数量光谱快速监测模型。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

18、本发明使用大田采样的方式，对棉花植株上每个主茎叶片和整株进行棉蚜数量信息采集；采用高光谱技术，研究受棉蚜为害的棉花主茎叶片的高光谱信息特征，并进行棉蚜数量光谱模型构建与模型验证，来实现基于光谱手段的棉田蚜虫数量的快速监测。通过明晰叶片的棉蚜数量与光谱反射率的关系，利用叶片光谱来获取蚜虫数量情况，不仅可以降低人工调查的人力与时间的投入，为作物虫害的快速监测提供科学依据。另外，对棉蚜防控的依据由传统的人工调查替代为监测模型，可以大大减少工作量，并提升虫情信息获取的效率。

技术特征：

1.一种滴灌棉田棉叶棉蚜数量光谱快速监测模型的构建方法,其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种滴灌棉田棉叶棉蚜数量光谱快速监测模型的构建方法，其特征在于，棉花品种为新陆中81号或塔河2号或j8031。

3.根据权利要求1所述的一种滴灌棉田棉叶棉蚜数量光谱快速监测模型的构建方法,其特征在于，所述获取各主茎叶高光谱反射率数据中，每次采集高光谱反射率数据前进行白板校正。

4.根据权利要求1所述的一种滴灌棉田棉叶棉蚜数量光谱快速监测模型的构建方法,其特征在于，所述处理高光谱反射率数据，包括：

5.根据权利要求1所述的一种滴灌棉田棉叶棉蚜数量光谱快速监测模型的构建方法,其特征在于，所述特征波段筛选，包括：

6.根据权利要求1所述的一种滴灌棉田棉叶棉蚜数量光谱快速监测模型的构建方法,其特征在于，所述模型构建与验证，包括：

7.一种滴灌棉田棉叶棉蚜数量光谱快速监测模型，其特征在于，由权利要求1-6任一项所述的构建方法得到的。

技术总结本发明涉及植物虫害监测技术领域，公开了一种滴灌棉田棉叶棉蚜数量光谱快速监测模型的构建方法，包括：划分棉株叶位：将棉株叶位进行划分，取下每株的主茎叶，植株由下往上的第一片主茎叶命名为倒一叶，从下至上依次标记主茎叶；分别统计各主茎叶棉蚜数量数据：统计每片主茎叶上的蚜虫总数；获取各主茎叶高光谱反射率数据：通过光谱仪获取每片主茎叶上的高光谱反射率数据，采集数据时避开叶脉，将每个叶片分为上、左、右三个部位，每个部位分别采集1条光谱曲线，3条光谱数据的平均值作为该叶片的原始光谱反射率数据；再依次进行高光谱反射率数据预处理、特征波段筛选与模型构建与验证。本发明不仅可以减少人工调查的人力与时间的投入，而且可以快速无损获取棉蚜数量信息，为作物虫害数量信息的快速监测提供科学依据。技术研发人员：林皎,张家琪,白紫微,胡强,曹楠,阿米娜·阿不都许库,艾尔肯·吐孙托哈提,万素梅,翟云龙,陈国栋受保护的技术使用者：塔里木大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29