遥感技术在农业中的应用

植被指数NDVI……
图2：2008年山东-河南冬小麦长势分布图(5月中旬)
图1.不同麦苗情况在遥感图像上有不同表征
长势监测
作物苗情 作物生长状况 作物生长变化及趋势
4.作物产量估产
遥感数据选择与预处理
监测作物面积提取
田间实测数据与图像建模
作物总产、单产估算 制图输出
5.土壤墒情信息监测
沙土在不同含水量下的光谱反射曲线 土壤水分的遥感监测 - 可见光-近红外 - 热红外 - 微波波段 • 土壤水分含量与其反射率 成反比，土壤水分含量与 反射率之间在一定范围内 呈现一种线性关系
5.土壤墒情信息监测
近红外波段
土 壤 含 水 量 信 息 Word view 2数据
含水量图（百分比）
含水量图的精度
网点县墒情监测
6.土壤肥力信息提取
1.有机质含量的不同土壤在可 见光至近红外区域有独特的 光谱响应特性； 2.根据土壤有机质高光谱响 应规律，确定其高相关性敏 感波段； 3.通过数理统计方法建立土壤 有机质含量预测模型，从而 实现土壤肥力的精确估测 波段运算 土壤有机质反 演模型
红色区域为识别出的受到病虫侵蚀的作物
8.农业资源监测
遥感技术可快速获取宏观 信息，对耕地、草地、水 等农业自然资源的数量、 质量和空间分布进行监测 与评价，从而为农业资源 开发、利用与保护、农业 规划、农业生态环境保护、 农业可持续发展等提供科 学依据。
所查文献
马苏利用MODIS数据的植被指数和陆地表面温度及TRMM数据的降雨因子， 建立了干旱状态指数(DCI)模型，提出了适用于南方湿润地区的遥感干旱监测模型。 曾广伟选择BP神经网络算法作为遥感图像的分类方法，从而大大提高了分类 的效果和精度。结合ENVI+IDL开发模式，开发出神经网络分类器，促进了遥感领 域行业软件的发展。 胡秋霞针对植物病斑彩色图像噪声大和边缘模糊等特点，提出了一种基于水 平集和加权颜色信息的改进C-V模型，比传统C-V模型分割效果好，性能明显提高， 抗噪性和可扩展性好。 石永华等提出基于Contourlet变换的农业图像增强方法，将Cycle Spinning引 入到Contourlet中，以克服由于Contourlet变换的滤波器结构缺乏平移不变性而引 起的伪Gibbs失真。可以很好的增强重要特征和细节分量，便于后期的分级与检测 工作。 李志臣等采用二维熵阈值法对在自然光照条件下拍摄的图像进行目标分割，其 分割质量很高，能够达到满足实际需要的效果。
资源监测
灾害监测
旱灾 洪涝 火灾 雪灾 ……
1.植被的反射光谱特征
2011年7月
5
叶子色素 细胞结构 含水量
80 70 水分吸收 叶绿素吸收 60 反 50 射 率 40 30 20 10 0 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 波长λ/μm
控制叶面反 射率的主要 因素
4
%
3
3
4
5
2.作物种植面积监测
人工目视解译
每种作物由于其叶片结构不同， 在影像上呈现不同的光谱、纹 理特征，利用信息提取的方法 可将不同作物区分出来
计算机监督分类 信息提取方法 计算机非监督分类 面向对象信息提取
3.作物长势监测
作物长势
wk.baidu.com
个体特征 群体特征 叶面积指数LAI 遥感
canny
prewitt
sobel
log
梯度算子
基于区域生长的分割
原图
分割结果1
分割结果2
基于阈值的分割
原图
分割结果
直方图
基于分数布朗运动的分割
原图
分割结果
农情遥感监测
基于土壤热惯量模型的土壤表层含水量的反演 基于植被指数与土地表面温度的旱情监测 基于微波遥感数据的土壤水分反演 水灾监测 农情遥感监测
精确农业
植物不同营养状态的反射光谱特性曲线数据分析 高光谱遥感 遥感技术与其他信息获取技术的集成 精确农业中“3S”技术的综合应用
基于边缘检测的分割
原图
元数据 数据格式 数据处理级别
区域地块的大小？ 合适的波段？
免费？收费？
买药：一次吃几颗？药物的成分？副作用？
Geotif,hdf,intf……
0级，1级，2级… …
遥感影像处理方式和结果的表现形式：
图像
图像
… …
图像
图像
图像
… …
数字
遥感在农业中的应用
作物监测
作物种植面积监测 作物长势监测 作物产量估算 土壤墒情监测 病虫害监测 …… 耕地、园地、 草地、渔业等 农业自然资源 的数量、质量、 空间分布状况
1.遥感
2.农业遥感应用领域
3.图像分割
生活中。。。 。。。
摄 影 胸 透
遥感发展三阶段
19世 纪末
第一次世界大战
20世纪60年代至今
农业 林业 国土 水利 城乡规划 环境 地矿 测绘 交通 气象 海洋 地球科学 地震救援 ………..
购买遥感影像需要5个方面的注意：
遥感数据的选择 遥感数据价格
7.农作物病虫害信息提取
枯萎和衰老植物的在可见 光波段所反射的能量要大 大高于健康植物的反射值， 而在近红外波段所反射的 能量则要低于健康植物的 反射值。
可见光范围
近红外范围
7.农作物病虫害信息提取
7.农作物病虫害信息提取
受害作物和正常生长作物比 较，在光谱反射率和温度方 面都会发生异常现象。不同 的作物病虫害，其危害部位 也不完全相同，最终会引起 作物的生长受到影响，使得 叶片在可见光和近红外波段 的吸收和反射特征发生变化， 所以根据光谱反射率的差异 和结构异常在遥感图像上的 记录，通过图像增强处理和 信息提取技术，可以进行对 作物病虫害的监测。