东北地区农业灾害动态监测体系

东北地区农业灾害动态监测体系研究

李

娜，刘焕军

（东北农业大学

资源与环境学院，黑龙江

哈尔滨

150030）

[摘要]针对我国东北地区农业生产中频发的干旱、洪涝、病虫害、

冷冻害等灾害的防灾与减灾需求，构建农业灾害多源遥感快速动态监测技术体系至关重要。基于遥感技术、GIS 技术、生态学及气候学模型，融合土地利用、地形地势等相关信息，结合相关灾害指标，可以实现对农业灾害发生范围、发展程度及灾害等级的实时动态监测，能够及时为有关部门了解灾情，减少灾害损失提供科学依据。

[关键词]东北地区；农业灾害；遥感；动态监测[中图分类号]F327

[文献标识码]

B

[收稿日期]2012-01-09

[作者简介]李娜(1986-)，女，河南郑州人，东北农业大学资源与环境学院硕士研究生。研究方向：

农业遥感；刘焕军(1981-)，东北农业大学资源与环境学院副教授，

硕士生导师。研究方向：农业遥感。我国是一个农业灾害频繁发生的国家，

干旱、洪涝、冻害、干热风、低温冷害、霜冻、冰雹、台风和雪灾等时有发生。而我国的防灾抗灾能力脆弱，严重制约着我国农业可持续发展。东北地区作为我国主要的粮食生产基地，其频繁发生的旱灾、洪涝灾害、低温冷害、霜冻、冰雹及病虫害等农业灾害严重影响了东北地区的农业可持续发展，对于稳定国家粮食市场和保障粮食安全产生不利影响。

传统的农业灾害监测与调查方式耗时、

费力，其预报的滞后性增加了损失程度。运用遥感技术可以根据农业生产的需要对农业灾害进行动态监测与评估，为农业可持续发展与农业生产决策提供科学依据。因此，结合多源、多时相的光学与雷达影像及其他辅助资料，构建农业灾害多源遥感快速动态监测技术体系，对我国东北地区的防灾与减灾工作至关重要。

一、东北地区主要农业灾害概况

(一)东北地区农业生产特点

本文研究的东北地区是指辽宁省、吉林省和黑龙江省，不包括内蒙古东部地区。位于118°53'-135°05'E ，38°43'-53°33'N 之间，总面积约79万km 2。东北地区属温带大陆性季风气候。从东到西，气候由湿润向半湿润、半干旱过渡；从南到北，为暖温带、中温带与寒温带。南北降水及温度差异都较大，≥10℃年积温从3600℃降至1000℃，降水量自1000mm 降至300mm 以下。三面环山，中部是平原，森林、矿产和水资源等都比较丰富。主要农作物有春玉米、春小麦、大豆、水稻、高粱、谷子、甜菜、向日葵、亚麻等，是我国最重要的商品粮基地。

与我国南方地区相比，东北地区种植结构相对简单。主要的粮食作物有玉米、大豆、水稻和小麦，轮作制度是一年一熟。黑龙江省东部地区主要种植水稻和大豆，

比如鸡西、牡丹江及佳木斯等地多种植水稻和大豆，哈尔滨周边地区多种植玉米和水稻。而农垦系统的建三江管局和牡丹江管局主要是水田，宝泉岭农场主要是大豆。黑龙江省的玉米主要分布于绥化、大庆、齐齐哈尔、黑河、七台河及鹤岗。西部的大兴安岭和伊春地区主要是林区。黑龙江省这两年玉米种植面积在逐渐增大。吉林省主要种植玉米和水稻，水田面积分布在吉林市周边，剩下的地方基本是玉米。辽宁比较杂，主要是玉米和大豆，种植比例相当，另外还有少量的水稻和小麦。由于效益较低，小麦在东北地区的播种面积持续下降。

(二)东北地区主要农业灾害

东北地区主要的农业灾害有旱灾、

洪涝灾害、低温冷害、霜冻、冰雹及病虫害等，各种灾害对东北地区的农业生产都造成一定程度的损失。

洪涝、旱灾一直是对东北地区农业危害最重、最频繁的两种灾害。尤以干旱气候引起的受灾面积最大，洪涝灾害次之，而洪涝灾害与旱灾交替出现是黑龙江省主要农业灾害的一大特点。例如，从1950-2006年间黑龙江省平均每年受旱灾和洪涝灾害的面积为124万hm2、2007年的农作物遭受干旱和洪涝灾害的比重更是分别高达57%和24%。

病虫害是仅次于洪涝旱灾害的最主要灾害。这与气候的干旱或多雨有关，但主要与农作物重茬比例逐年增加、高肥密植及大面积种植单一品种有关。霜冻灾害则主要与大气环境的温室效应使气温趋向变暖和农作物的品种调整有关。

近几十年，东北地区的农业灾害无论是从受灾面积还是成灾面积来看，都有明显的增加趋势。因此，加强农业灾害的监测，提高抗灾和减灾能力，减少农民灾害损失是刻不容缓的。

第2012年第2期（总第392期）

商业经济SHANGYE JINGJI

No.2，2012Total No.392

[文章编号]1009-6043（2012）02-0024-04

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二、农业灾害动态监测支撑技术

(一)遥感技术在动态监测农业灾害中的应用

1.农业灾害高新技术监测研究进展

目前遥感灾害技术已经比较成熟地应用在干旱、洪涝、冻害、寒害及病虫害等农业灾害的监测中。

旱灾监测中，较为常用的遥感监测方法为热惯量法和作物缺水指数法。另有用雷达监测土壤水分，通过发射雷达波束，进行干旱监测。Wang.etal.在植被区用ERS-2的SAR影像结合TM影像，通过建立一个可见光和微波的综合模型反映土壤湿度与NDVI和后向散射系数时相差异的关系，反演得到了不同植被覆盖下的土壤湿度。另外，美国国家防旱中心采用帕尔默干旱程度指数、作物水分指数、标准化降水指数、正常降水百分比等指数对全国旱情进行实时监测。

应用遥感手段监测冻害，主要是利用卫星遥感的红外波段监测低温的发生、强度以及低温冷害的分布等，迅速估计灾害的发生与范围，能够较好地研究低温冷害发生发展的一般规律。杨邦杰运用多时相的气象卫星NOAA-AVHRR的晴空数据，对比地面观测，并考虑到作物生育期的特点，根据植被指数NDVI突变的特征，提出冻害遥感监测的方法。张雪芬使用AHVRR气象卫星遥感资料，反演地面温度，结合地基资料，利用反演的地面最低温度、冻害统计指标，确定霜冻害气象指标。

我国于20世纪80年代开始应用遥感和地理信息系统等高新技术对洪涝灾害进行监测研究，并采用资源卫星和气象卫星资料(LANDSTTM和NOAA/AVHRR)建立了7大江河地区洪涝灾害易发区警戒水域遥感数据库。近年来，水利部门也开始利用遥感技术开展洪涝灾害的监测评估工作。

利用卫星遥感影像(多光谱、高光谱、热红外)与地面光谱数据相结合，通过植被指数法和温度反演等方法，研究作物冻害、病虫害等农业灾害的发生情况；利用热红外遥感技术进行干旱监测；利用微波遥感监测云层覆盖下农业灾害情况，等等方面也是目前及今后遥感应用和研究的主要方向。

2.遥感技术在农业灾害监测中的应用

农业灾害的发生往往是大范围、突发性的，运用传统的调查方法人们难以完全了解灾区情况。遥感技术的空间特性，使遥感技术可用于大面积监测灾害发生的范围，利用遥感技术来提取受灾面积、灾区植被覆盖情况等信息快速、可靠。而农业灾害发生的突然性，使动态监测相当重要。遥感动态监测能够及时获取灾前、灾中、灾后的环境、灾情等相关资料。通过获取灾区详细信息，然后经过处理，提取出受灾面积、成灾面积，还可以判断受灾轻重级别，判别虫害迁飞路线等。另外，光谱维度上，遥感技术可以反映出肉眼看不到的作物内部生物、物理特征的变化，因此，能够利用植被的不同反射光谱特征监测出早期的病虫害发生区。

遥感影像资料作为重要基础数据源，在数据库的构建与更新及灾害风险分析中提供基础数据支撑。不仅实时、客观、全面地记录了灾害的时空信息，而且通过空间分析技术，可以有效进行洪涝、干旱、冻害、病虫害等农业灾害的研究及灾害风险分析，为灾害预测提供参考。另外，灾害的发生往往伴随恶劣的天气情况。利用遥感影像数据可以有效消除恶劣天气的影响，及时、全面地对灾区范围、灾情分布与发展进行监测，提供应急响应支持，指导抢险救灾。

利用遥感卫星对重点地区进行动态监测，结合气象、水文、土壤等实测数据，不仅已成为有效的灾情监测手段，同时也可以显著提高灾害预警精度，准确及时的提供灾害发生预警信息。

(二)GIS技术在动态监测农业灾害中的应用

GIS的主要特点有：具有强大的数据组织、处理和管理功能；具有强大的制图功能；具有强大的空间分析功能等等。因此，在农业灾害动态监测中GIS发挥着不可替代的重要作用。各种灾害均涉及多种环境生境条件数据，这一系列与地理空间分布有关的数据用GIS技术处理极为便捷。可以运用GIS技术将采集的灾情信息，及时汇总，然后建立农业灾害监测的各种地理空间及属性数据库。运用GIS技术强大的制图功能和空间分析功能可以输出各种灾害面积分布图、灾害分级图及灾害变化图等图形信息，用来直观的反映灾害信息。

GIS可以有效地支持灾害动态监测和分析，实现对灾害实时、准确的监测，了解其发展过程及灾害损失情况，进一步预测灾害，为防灾减灾决策提供依据。另外，GIS 结合RS、GPS及专家系统的复合技术还能用于灾害的动态模拟，研究灾害的发生发展规律，用以提供准确的灾情预警信息，达到防灾减灾的效果。

基于遥感技术、GIS技术、生态学及气候学模型，融合土地利用、地形地势等相关信息，结合相关灾害指标，可以实现对农业灾害发生范围、发展程度及灾害等级的实时动态监测。

三、东北地区农业防灾减灾动态监测体系

李娜，刘焕军：东北地区农业灾害动态监测体系研究

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