遥感技术在农业中的应用与发展

１４４ 科技创新导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
农业科学
描 述 的 大 量 气 候 、土 壤 和 作 物 特 性 资 料 不 易得到，也增加了应用难度，需要进行深 入 的 研 究 和 矫 正 。［３－４］ ２．４ 农作物生态环境监测
农作物生态环境监测利用遥感技术可 以 对 土 壤 侵 蚀 、土 壤 盐 碱 化 面 积 、主 要 分 布 区域与土地盐碱化变化趋势进行监测，也 可以对土壤水份和其他作物生态环境进行 监测，这些信息有助于田间管理者采取相 应 措 施 。德 国 、日 本 、印 度 等 国 应 用 卫 星 成 像系统，早期辨别农作物病虫害，及时采取 对策，有效地减少了病虫害的危害程度，提 高了经济效益。 ２ ． ５ 农业灾害监测
１ 遥感的概念及技术特点 遥感（Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ）即遥远的感知，
从 广 义 上 说 是 泛 指 从 远 处 探 测 、感 知 物 体 或事物的技术，即不直接接触物体本身， 从远处通过仪器（传感器）探测和接收来自 目标物体的信息（ 如电场、磁场、电磁波、地 震波等信息），经过信息的传输及其处理分 析 ， 揭 示 出 物 体 的 特 征 性 质 及 其 变 化 、分 布 等 特 征 的 综 合 性 探 测 技 术 ［ １ ］。其 工 作 原 理是利用遥感器从空中来探测地面物体 性 质 的 。它 根 据 不 同 物 体 对 波 谱 产 生 不 同 响 应 的 原 理 。识 别 地 面 上 各 类 地 物 ， 具 有 遥 远 感 知 事 物 的 能 力 。也 就 是 利 用 地 面 上 空 的 飞 机 、飞 船 、卫 星 等 飞 行 物 上 的 遥 感 器收集地面数据资料，并从中获取信息，
农业模型已被公认为农业研究的一个 新 方 法 。农 业 模 型 由 于 将 农 业 过 程 数 字 化，使得农业科学从经验水平提高到理论 水平，是农业科学在方法论上的一个新突 破。我 国 作 物 模 型Βιβλιοθήκη Baidu的 研 究 开 始 于２ ０ 世纪８ ０ 年代中期，机理性较强的有高亮之的水稻 模 型 Ｒ Ｉ Ｃ Ｅ Ｍ Ｏ Ｄ 、戚 昌 翰 的 水 稻 模 型 ＲＩＣＡＭ 、冯利平的小麦模型ＷＨＥＡＴＳＭ、 尚 宗 波 的 玉 米 模 型 Ｍ Ｐ Ｅ Ｓ Ｍ 等 。这 些 模 型 能 够反映作物生长和发育的基本生理生态 机 理 和 过 程 ， 具 有 动 态 性 和 通 用 性 。但 是 ， 各种模型本身对作物的描述有简有繁，许 多模型中采取了一系列的假设来描述未 知 生 理 过 程 ， 使 得 精 度 降 低 。另 外 ， 模 型 所
科技创新导报 ２０１１ ＮＯ．２７ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 遥感技术在农业中的应用与发展
农业科学
刘歆 （ 新疆农业职业技术学院 新疆昌吉 ８ ３ １ １ ０ ０ ）
摘 要： 作为现代信息技术的前沿技术， 遥感技术能够快速准确地收集农业资源和农业生产的信息， 可以实现信息收集和分析的定时、定
２ 遥感技术在农业生产与发展方面的综合 应用
遥 感 技 术 可 以 客 观 、准 确 、及 时 地 提 供 作物生态环境和作物生长的各种信息，它 是 精 确 农 业 获 得 田 间 数 据 的 重 要 来 源 。遥 感技术在精确农业中应用主要有以下几个 方面： ２ ． １ 农作物实际播种面积的遥感监测与估 算
作物长势是作物生育状况总体评价的 综 合 参 数 。农 作 物 长 势 监 测 指 对 作 物 的 苗 情 、生 长 状 况 及 其 变 化 的 宏 观 监 测 。不 同 作 物 的 发 育 期 不 同 、长 势 不 同， 它们的光谱反 率不同，叶面积和生物产量有很好的线性 关 系 。利 用 这 一 特 性 可 以 测 定 叶 面 积 指 数， 从而监测作物长势， 进 行 估 产 。也 可 以 利 用 ０．６～０．７µｍ的可见光与０．７５～１．００µｍ的近 红外两个波长范围的反射率比值来估算生 长量，比值愈大说明作物生长愈好，反之生 长 不 良 。再 根 据 比 值 与 干 物 重 建 立 回 归 关 系，求出回归系数，从而获得单位面积产量 的 近 似 公 式 。利 用 卫 星 遥 感 技 术 监 测 我 国 广大农业区作物生产状况，做估测作物产 量提供的监测与预测结果，逐步成为指导 和决策农业生产不可缺少的重要信息，将 产生显著的社会效益和经济效益。 ２ ． ３ 作物长势与产量预报遥感模型的建立 与应用
在地球上有很多地方，自然条件极为 恶劣， 人 类 难 以 到 达， 如 沙 漠 、沼 泽 、高山峻 岭 等 。采 用 不 受 地 面 条 件 限 制 的 遥 感 技 术， 特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝 贵资料。 １ ． ４ 获取信息的手段多， 信息量大
根据不同的任务，遥感技术可选用不 同 波 段 和 遥 感 仪 器 来 获 取 信 息 。例 如 可 采 用可见光探测物体，也可采用紫外线，红外 线 和 微 波 探 测 物 体 。利 用 不 同 波 段 对 物 体 不 同 的 穿 透 性 ， 还 可 获 取 地 物 内 部 信 息 。［２］
数 字 农 业 是 遥 感 、地 理 信 息 系 统 、全 球
科技创新导报 ２０１１ ＮＯ．２７
Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
定 位 系 统 、机 电 一 体 化 与 农 业 的 有 机 结 合， 是遥感技术在农业领域应用的集中体现。 数字农业是一个信息密集型的技术，对信 息获取、处 理 技 术 具 有 极 高 的 要 求， 也是信 息技术发展到一定程度的必然结果；另外， 数字农业也是一项环境友好的技术，因为 农业生产中农药和化肥的过量施用，会造 成严重的环境污染，农业耕作过度也将导 致 诸 如 水 土 流 失 等 环 境 的 破 坏 。因而， 发展 数字农业技术也是环境保护和可持续发展 的 需 要 。［５］
经 记 录 、传 送 、分 析 和 判 读 来 识 别 地 物 。其 技术特点如下： １ ． １ 可获取大范围数据资料
遥感用航摄飞机飞行高度为１０ｋｍ左 右，陆地卫星的卫星轨道高度达９１０ｋｍ左 右，从而，可及时获取大范围的信息。 １ ． ２ 获取信息的速度快、周期短
由于卫星围绕地球运转，从而能及时 获取所经地区的各种自然现象的最新资 料 。以 便 更 新 原 有 资 料 或 根 据 新 旧 资 料 变 化 进 行 动 态 监 测 。这 是 人 工 实 地 测 量 和 航 空摄影测量无法比拟的。 １ ． ３ 获取信息受条件限制少
对重大灾害进行动态监测和灾情评 估，减轻自然灾害所造成的损失是遥感技 术 应 用 的 重 要 领 域 。利 用 遥 感 技 术， 结合各 种自然灾害的实际应用模型，研究监测各 种 自 然 灾 害 的 发 生 、发 展 、灾 情 、损 失 、评 估 等，同时对监测到的灾情及时预报，从而最 大 限 度 地 减 轻 自 然 灾 害 所 造 成 的 损 失 。目 前遥感灾害监测已经比较成熟地应用在干 旱 、洪 涝 、冻 害 等 农 业 气 象 灾 害 的 监 测 中 。 气候异常对作物生长有一定影响，利用遥 感技术可以监测和定量评估作物受灾害程 度，作物受旱灾涝灾影响的面积，对作物损 失进行评估，然后针对具体受灾情况，进行 补 种 、浇 水 、施 肥 或 排 水 等 抗 灾 措 施 。 ２ ． ６ 农业结构调整和区域发展
在不同资源条件对发展农业生产的适 宜性之间常常出现互不一致的矛盾，采用 遥感技术可把各项资源条件的不尽一致的 适宜性进行空间分析，便于集中反映出各 因素适宜性的空间组台，从而因地制宜地 为指导农业生产提供科学依据，提高资源 可 持 续 利 用 的 效 率 。农 业 结 构 调 整 中 ， 农业 区划必须根据客观规律，特别是地域分异 规 律 的 要 求， 阐 明 自 然 条 件（ 地 貌 、土 壤 、气 候、植被、动 物 、水文、地质等） 发生、发展和 分 布 的 规 律 ； 阐 明 社 会 经 济 条 件 （ 人 口 、劳 动 力 、技 术 、收 入 分 配 、地 理 位 置 等 ） 发 展 、变 化和分布规律，查明和评价这些农业生产 条 件 中 的 资 源 数 量 、质 量 和 空 间 分 布 对 农 业生产的影响，研究根据地域生产综合体 内 的 相 似 性 及 其 潜 力 如 何 开 发 、利 用 、保 护 ， 提 出 发 展 方 向 、合 理 结 构 、决 策 性 指 标 和战略性措施，从而为农业规划提供科学 依 据 和 论 证 。分 区 划 片 和 形 成 合 理 的 农 业 生产结构和布局更需要强大的空间分析技 术和稳定的空间数据信息来支持。 ２ ． ７ 数字农业
在我国，由于耕地的数量减少与质量 下降，耕地保护已经成为实现农业可持续 发 展 的 一 个 重 要 战 略 任 务 。遥 感 信 息 因 其 信 息 量 丰 富 、覆 盖 面 大 、实 时 性 和 现 实 性 强 、获 取 速 度 快 、周 期 短 和 可 靠 准 确 性 以 及 省 时 、省 力 、费 用 低 等 优 点 ， 被 广 泛 用 于 测 定 农 业 用 地 的 数 量 和 质 量 的 动 态 变 化 。通 过遥感卫星监测并记录下农作物覆盖面积
量、定位， 客观性强。因此， 在农业发展的新阶段， 运用遥感技术开展农业资源调查、灾情监测与预报、农业环境保护以及农作物估产等
方面的应用将促使农业决策科学化提高到一个新的水平， 同时也将为农业生产提供高质量的服务。本文阐述了遥感技术在我国农业生产
上的应用概况， 探讨了遥感技术发展的新趋势。
关键词： 遥感技术 农业 应用
中图分类号： Ｔ Ｐ ７
文献标识码： Ａ
文章编号： １ ６ ７ ４ － ０ ９ ８ Ｘ （ ２ ０ １ １ ） ９ （ ｃ ） － ０ １ ４ ４ － ０ ２
引言 遥感技术是２０世纪６０年代蓬勃发展起
来 的 一 门 新 兴 的 、综 合 性 的 探 测 技 术 ， 随着 空 间 技 术 、信 息 技 术 、电 子 计 算 机 技 术 和 环 境科学的发展，从而逐步形成发展的一门 新 兴 交 叉 学 科 技 术 。遥 感 技 术（ 遥感图像是 一种综合的地理信息源，它包括各种地理 要素，是一种非常重要的空间信息，为资源 特 征 的 空 间 分 析 提 供 定 位 、定 性 和 定 量 的 数据） ， 地 理 信 息 系 统 技 术 （ 它 是 以 采 集 、贮 存 、管 理 、分 析 和 描 述 整 个 或 部 分 地 球 表 面 包括大气层在内与空间和地理分布有关的 数据的空间信息系统）和全球定位系统技 术（是对海陆空设施进行精确导航和定位 系统）构成了完整的遥感技术体系，是对地 观测的重要手段，也是信息技术的一个重 要 分 支 。而 农 业 遥 感 是 随 遥 感 技 术 的 发 展 而发展的，在农业领域内最早应用的主要 是 航 空 照 片 。当 前 应 用 较 多 的 领 域 是 农 作 物 估 产 、作 物 生 长 状 态 监 测 、土 地 调 查 、农 作物生态环境监测与自然灾害及病虫害监 测 等 方 面 。同 时， 农 业 是 遥 感 技 术 的 最 大 用 户 。农 业 遥 感 的 工 作 十 分 广 泛 。我 国 是 农 业 大国，改变农业管理水平，合理利用资源以 及粮食生产等十分需要该项技术为政府决 策部门提供准确信息。
数据，在此基础上可以对农作物进行分类， 估 算 出 每 种 作 物 的 播 种 面 积 。遥 感 估 产 是 建立作物光谱与产量之间联系的一种技 术， 通 过 光 谱 来 获 取 作 物 的 生 长 信 息 。在 实 际工作中，常常用绿度或植被指数作为评 价作物生长状况的标准，植被指数中包括 了作物长势和面积两方面的信息。 ２ ． ２ 农作物的长势与产量的遥感监测与估 算