遥感用于农业灾害监测

二、遥感在旱情监测中的应用
2.1旱灾
干旱是世界范围内普遍发生的 一种复杂的自然现象，其波及范围 广，持续时间长，是农业生产和人 类生活中最严重的自然灾害之一。
农业干旱，即作物体内水分亏 缺，主要是由于土壤供水与作物需 水不平衡造成，这取决于土壤的供 水能力和作物的生理需求。而土壤
的湿度直接决定了土壤的供水能力， 所以土壤湿度成为研究干旱的重要 的变量。
冬小麦在严冬遭受冻害研究

隆冬季节因严寒造成的冻害与春季冻害本质不同。严寒使冬小麦根部 冻死，来年春季返青受到影响。因生长量小，致使植被指数在较长的 一段时期内偏低，易于用遥感监测，对监测的实时性要求不强。
遥感在生物灾害中的应用
农业中的生物灾害是指病虫灾害、生物环境等有关的灾害。 下面以遥感在蝗虫灾害监测中的应用为例。 遥感技术在昆虫学上的应用主要体现在： 对昆虫本身的观察； 对影响昆虫种群动态的有关环境因子的监测； 对昆虫产生影响(通常是植被破坏)的探测。 在蝗虫研究中主要是监测并评估蝗虫的适宜生长环境，间接分析 和预测蝗虫可能发生的地区。
遥感在农业灾害监测中的 应用
目录

一、原理
二、遥感在旱情监测中的应用（主要） 三、遥感在冻害监测中的应用



四、遥感在生物灾害监测中的应用
五、遥感应用于农业灾害监测的优点

一、遥感原理
1.1基本原理
遥感又叫遥远的感知，其基 本的理论依据是地球上的每 一个物体都在不停的吸收、 发射和散射电磁波，不同的 物体在不同的状态下所表现 出的发射和反射电磁波的特 性是不一样的，遥感技术就 是找出这其中的规律，最终 达到判别地物，提取地物信 息的目的。
光谱特性曲线
绿色植物的反射光谱曲线在蓝光区和红光区各有一 个叶绿素吸收带（吸收中心在0.45μm及0.65μm），在 近红外区则呈现高反射，土壤中水分对微波十分敏感。
1.3小结

遥感技术应用于农业利用的是植被的特殊光谱特 征，可以使用如下三种： 1）可见光与近红外（0.3至1.15微米） 。 （表达生长状况，eg.叶绿素含量） 2）热红外（8至14微米） （与植被、土壤温度有关） 3）微波 （1毫米至1米） （表达土壤中水分）
遥感在冻害中的应用


冻害的研究主要是在于研究小麦的受灾情况，并对灾害进 行预报。 与干旱监测一样，冻害的研究仍是依据植物的光谱特性， 主要利用其植被指数的突变来监测冻害。
冬小麦在春季遭受冻害研究
冬小麦在春季遭受冻害后植被指数急剧下降，有一个突变值。此时的 植被指数不反映冬小麦生物量的大小，而主要是冬小麦活性降低所致。 春季冻害大多为-1℃左右的低温。冬小麦的根、叶不致冻死，生物量 并未明显减少。冻害过后可迅速回复，但极不耐寒的花芽分化受到影 响，致使成熟时出现抽穗而无籽的“哑穗”和“白穗”严重影响最终 产量。 对这种冻害进行监测必须使用实时或准实时数据，要在冬小麦恢复活 性前及时获取并分析图像。
2.4热惯量法（利用热红外）
由于水具有较大的热容量和热传导率，使得土壤湿度 的大小决定着土壤的热惯量（相当于比热容）大小，当土 壤湿度增加，土壤热惯量增大，地表温度昼夜变化小。而 土壤的热惯量与土壤的地表温度存在着一定的函数关系， 所以通过地表温度可以反演出地表热惯量，再结合地面实 测的土壤湿度资料，建立土壤湿度与热惯量之间的统计模 型。
流程图
由传感器辐射信息反演地表温度
由地表温度反演地表热惯量
结合地面湿度资料建立湿度-热惯量模型
使用模型计算土壤湿度判别干旱程度。
土壤温度的反演
1、确定辐射亮度（遥感器记录） 2、确定地表亮度温度 利用方程：k1,k2为常数，Lb表示亮度

T b K2/Ln（（K1/Lb） l））


2.2与湿度有关的变量
1）遥感指数法 （利用可见光与近红外） 2）热惯量法 （利用热红外） 3）微波遥感法 (利用微波技术) 1、植被长势 （eg.叶绿素含量） 可见光与近红外
湿度
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ热红外
2、土壤 温度
3、土壤中 水含量
微波
2.3遥感指数法（利用可见光与近红外）

由于植被长势与土壤水分关系密切，而干旱 直接影响到作物物量的积累、叶面积指数及覆盖 度的增长，因此，根据植物的光谱反射特征，进 行波段组合，得到各种植被指数，由此实现对土 壤旱情的监测。
1.2绿色植物的光谱特性

绿色植物的叶子由于表皮、 叶绿素颗粒组成的栅栏组 织和多孔薄壁细胞组织构 成，入射到叶子上的太阳 辐射透过上表皮，蓝、红 光辐射能被叶绿素吸收进 行光合作用；

绿光也吸收了一个部分， 但仍反射一部分，所以叶 子呈现绿色；而近红外线 可以穿透叶绿素，被多孔 薄壁细胞组织所反射。因 此，在近红外波段上形成 强反射。

3、确定大气透射率以及大气平均温度 4、确定地表比辐射率（ε） 5、确定地表温度
2.5微波遥感法
特性：对水分特别敏感
利用微波遥感监测作物旱情的依据是物体的微波发 射率主要取决于其介电特性。水的介电常数约为80，而干 土的介电常数仅为3～5，土壤的湿度大小直接影响着土壤 的介电常数，这使得微波回波对土壤湿度非常敏感。 由此可建立土壤湿度与后向反射系数的统计经验函数， 通过遥感数据获取的后向反射系数反演土壤湿度。
五、遥感用于农业灾害监测的优点
1、大面积同步观测 （一帧同步地球卫星照片可覆盖1/3的地球表面） 2、时效性 （地球资源卫星可在数天内对同一地区进行重访） 3、数据的综合性 （各种波段的数据可以得到表达灾害的不同参数） 4、经济性 （投入的经济与取得的效益比为1：80甚至更大）
归一化植被指数NDVI
常见指数有：归一化植被指数NDVI NDVI=(ρNIR-ρRED)／(ρNIR+ρRED)； 其中ρNIR是近红外波段的反射率，ρRED是 红波段的反射率。NDVI反映植被覆盖度和作物长 势，NDVI值越高，表明植被覆盖程度越高，作物 长势越好。(近红外出搞反射，红波段有吸收带）