遙感在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

1、遙感對(duì)地觀測(cè)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展摘要：簡(jiǎn)要回顧了國際高分辨率對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域近十年來的發(fā)展，介紹了我國高分辨率對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域發(fā)展的現(xiàn)狀與規(guī)劃，系統(tǒng)論述了從觀測(cè)數(shù)據(jù)到空間信息和地學(xué)知識(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)化的機(jī)理與過程。隨著高分辨率對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用發(fā)展非常迅速。將遙感技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上，可在一定程度上降低我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的損失。最后，根據(jù)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的現(xiàn)有遙感技術(shù)基礎(chǔ)上指出還存在的不足。關(guān)鍵詞：高分辨率對(duì)地觀測(cè)；農(nóng)業(yè)遙感；遙

2、感技術(shù)1引言目前，航空航天遙感正向高空間分辨率、高光譜分辨率、高時(shí)間分辨率、多極化、多角度的方向迅猛發(fā)展。國際商業(yè)遙感衛(wèi)星GeoEye的空間分辨率已達(dá)到0.41m，美國光學(xué)偵察衛(wèi)星KH12空間分辨率達(dá)0.1m；美國NASA發(fā)射的EO1對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星搭載的HYPERION超光譜成像儀共有220個(gè)譜段，光譜分辨率為10nm，Proba小衛(wèi)星攜帶的CHRIS超光譜成像儀光譜分辨率最高達(dá)1.2nm；微波遙感實(shí)現(xiàn)了全天時(shí)、全天候的對(duì)地觀測(cè)，星載SA

3、R的分辨率也達(dá)到1m的水平，差分雷達(dá)干涉測(cè)量測(cè)定相對(duì)位移量的精度可達(dá)厘米至毫米級(jí)；先進(jìn)的衛(wèi)星系統(tǒng)都具備大角度側(cè)擺觀測(cè)的能力，使得重訪周期大幅縮短。我國已成功發(fā)射了近百顆衛(wèi)星，初步形成了資源環(huán)境、氣象、海洋三個(gè)系列的遙感衛(wèi)星體系。正在運(yùn)行的資源衛(wèi)星，如中巴地球資源衛(wèi)星系列、“北京一號(hào)”衛(wèi)星、環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)小衛(wèi)星星座等。2012年1月9日，我國又成功發(fā)射了首顆民用立體測(cè)繪衛(wèi)星“資源三號(hào)”。在氣象衛(wèi)星方面，發(fā)射了太陽同步軌道FY衛(wèi)星系列，

4、最新發(fā)射的FY3衛(wèi)星的氣象監(jiān)測(cè)能力已達(dá)到世界先進(jìn)水平，我國計(jì)劃發(fā)射的下一代極軌氣象衛(wèi)星，將具備全球、全天候大氣探測(cè)的能力。海洋衛(wèi)星方面，已發(fā)射了海洋探測(cè)衛(wèi)星系列HY1A，HY1B等。正在實(shí)施的國家重大專項(xiàng)“高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)”提出，要建立天基、臨近空間、空基對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)，具備準(zhǔn)實(shí)時(shí)、全天候獲取各種空間數(shù)據(jù)的能力，形成集高空間、高光譜、高時(shí)間分辨率和寬地面覆蓋于一體的對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)衛(wèi)星遙感技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)從可見光發(fā)展到紅外、微波

5、；從單波段發(fā)展到多波段、多角度、多極化；從多光譜擴(kuò)展到超光譜。在理論上，已從經(jīng)典電磁波朗伯反射模型發(fā)展到更具適應(yīng)性的多角度模型、臨地效應(yīng)和尺度效應(yīng)綜合模型，逐步實(shí)現(xiàn)了遙感信息反演地面參數(shù)的半定量和定量化。衛(wèi)星遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣象、業(yè)務(wù)服務(wù)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)側(cè)與估產(chǎn)、干旱監(jiān)測(cè)、作物種植面積提取等領(lǐng)域。2遙感對(duì)地觀測(cè)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用農(nóng)業(yè)遙感是隨遙感技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)最早應(yīng)用的主要是航空照片.農(nóng)業(yè)是遙感技術(shù)的最大用戶

6、，農(nóng)業(yè)遙感的工作十分廣泛。我國是一個(gè)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國，但是每年由于農(nóng)業(yè)產(chǎn)品自身的原因和環(huán)境變化、自然災(zāi)害等的影響，使得每年都會(huì)遭受到巨大地?fù)p失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1983年至2006年，我國平均每年農(nóng)作物受旱面積2500多萬公頃，占整個(gè)農(nóng)業(yè)受災(zāi)面積的一半以上.1997年、2000年和2001年等特大干旱年，旱災(zāi)造成的糧食損失分別占當(dāng)年糧食總產(chǎn)量的9.6%、13.0%、11.8%，對(duì)糧食生產(chǎn)造成較大影響。此外，冷凍害、臺(tái)風(fēng)等都對(duì)糧食生產(chǎn)造成重大影響，

7、因氣象災(zāi)害導(dǎo)致的單種糧食產(chǎn)量波動(dòng)可達(dá)20%左右，嚴(yán)重時(shí)可達(dá)30%以上.隨著遙感技術(shù)的日漸成熟和發(fā)展，遙感技術(shù)已經(jīng)成熟的運(yùn)用到軍事、自然資源的勘探和調(diào)查、城市建設(shè)和規(guī)劃、地圖繪制等許多領(lǐng)域.如今在農(nóng)業(yè)上的利用也逐漸受到更廣泛的重視，有效的利用遙感技術(shù)可以改變農(nóng)業(yè)管理水平，合理利用資源以及糧食生產(chǎn)以及在突變情況下為政府決策部門提供準(zhǔn)確信息，做出相應(yīng)地預(yù)防措施。從而降低農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)損失?，F(xiàn)階段的我國，遙感技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。2.

8、3作物病蟲害監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)農(nóng)作物發(fā)生病蟲害時(shí)，常表現(xiàn)為作物外部形態(tài)和內(nèi)部生理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。病蟲害在作物光譜表現(xiàn)為綠光波段的反射峰向紅光波段移動(dòng)，在可見光波段的光譜反射率高于正常作物，而在近紅外波段，受害作物的光譜反射率要比正常作物光譜反射率低，陡坡效應(yīng)不明顯或消失。病蟲害影響的作物光譜反射率的變化特征是遙感監(jiān)測(cè)作物病蟲害的理論基礎(chǔ)。現(xiàn)有的大部分研究都是基于光譜參數(shù)法，即從遙感數(shù)據(jù)中提取出植物生理方面的信息，以探測(cè)農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況以及是否受病

9、蟲害的危害。比較常用的遙感監(jiān)測(cè)病蟲害方法有植被指數(shù)法和紅邊參數(shù)法。由此可見，紅外波段的光譜特征變化早于人用肉眼觀測(cè)到的病蟲危害，可及時(shí)、有效地控制病蟲害的蔓延。小麥條銹病是危害冬小麥的一種重要病害，具有流行頻率高、暴發(fā)性強(qiáng)、發(fā)生范圍廣和危害損失大等特點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1950，1964，1990和2002年我國小麥條銹病四次大流行，引起小麥產(chǎn)量的直接損失分別為60億、30億、26億和14億kg，可見其危害之大。目前，對(duì)小麥條銹病高光譜遙感監(jiān)測(cè)

10、研究有了一定的進(jìn)展，在條銹病防治的最佳時(shí)期(病葉率5%)，高光譜遙感可以對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)診斷.但這離實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。通過對(duì)條銹病影響下冬小麥高光譜特征的研究，提取一些重要的生理參數(shù)，建立反演的模型，在小麥生長(zhǎng)環(huán)境分析和長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)中，將發(fā)生重要的作用，對(duì)以后進(jìn)行病害等級(jí)評(píng)價(jià)和損失的評(píng)估也具有意義。2.4農(nóng)作物生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)能及時(shí)掌握土壤的鹽堿度、沙塵暴等對(duì)土壤的風(fēng)化侵蝕、蟲害、耕地水分和養(yǎng)分的增減等具體變化信息，生產(chǎn)者能根據(jù)這些信息

11、及時(shí)決定對(duì)策，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率.如通過NOAA衛(wèi)星遙感影像的綠度值，了解大面積作物的分布和長(zhǎng)勢(shì)，并根據(jù)該作物在某一些地區(qū)的生長(zhǎng)特點(diǎn)和氣象衛(wèi)星所提供的資料，對(duì)某一作物地區(qū)可能發(fā)生的氣象災(zāi)害、土壤水分的保證率和流行性病蟲害等發(fā)生早期警報(bào)。應(yīng)用遙感手段監(jiān)測(cè)冷凍害，主要是選用冷凍害發(fā)生階段及前后的遙感圖像進(jìn)行分析處理，獲得地面作物的植被指數(shù)，通過對(duì)NDVI進(jìn)行時(shí)間序列分析，根據(jù)NDVI的變化進(jìn)行農(nóng)作物冷凍害的識(shí)別。此外，農(nóng)作物發(fā)生冷凍害時(shí)氣溫低是

12、其重要特征，因此利用遙感技術(shù)反演研究區(qū)地面溫度也是農(nóng)作物冷凍害識(shí)別的重要手段。與傳統(tǒng)的冷凍害監(jiān)測(cè)方法相比，遙感技術(shù)可快速、準(zhǔn)確地估算冷凍災(zāi)害的發(fā)生與覆蓋范圍，因而對(duì)黑龍江墾區(qū)冷凍害的防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。2.5遙感在農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用環(huán)境衛(wèi)星在我國的環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域起到了很大的作用，它能利用衛(wèi)星遙感技術(shù)連續(xù)監(jiān)測(cè)環(huán)境變化，準(zhǔn)確反映環(huán)境質(zhì)量。利用遙感技術(shù)能及時(shí)監(jiān)測(cè)出大氣的污染，尋找出污染源；對(duì)河流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；提前研究環(huán)境污染的成因和對(duì)策。用

13、含熱污水灌溉，常給作物帶來損害[10]。如在水稻灌漿期，用高溫水澆灌，使作物根系早衰，甚至根莖腐爛，倒伏；葉片功能下降，葉綠素含量降低，縮短了光合作用產(chǎn)物的接納期，使成熟期縮短，灌漿不足，千粒重下降而造成減產(chǎn).因此及時(shí)監(jiān)測(cè)水體的熱污染是保護(hù)農(nóng)作物正常生長(zhǎng)的一項(xiàng)重要措施.監(jiān)測(cè)熱污染一般用紅外掃描儀，測(cè)得物體的熱信息記錄在磁帶上后回放成熱象圖.不論是黑白圖象還是彩色紅外圖象，我們可以根據(jù)色調(diào)的深淺與不同的顏色很快地判斷出物體的溫度高低。同時(shí)