遥感技术在我国热带农业中的应用展望

中国热带农业科学院科技信息研究所 李海亮 王少青

建立我国热带农业资源数据库，对各项农业资源进行规范化管理，并在此基础上进行热带农业资源分析研究是我国热带农业发展的关键。

我国热带农业的发展关系到国家经济社会发展的全局，热带农业的发展方向关系到热带自然资源的合理利用、热带产业结构的调整、热区经济的健康发展。热带农业生产系统是一个高度复杂的自然—社会复合体系，相对于大农业而言具有它自身的一些特点，比如气候、资源、灾害、地理位置等，这就使得热带农业对资源环境的依赖程度更高，传统的数据采集、管理、处理的方法已显得“力不从心”了，3S技术已成为热带农业现代化及其可持续发展的强有力支持。遥感技术作为现代信息技术的前沿技术，能够快速准确地收集农业资源和农业生产的信息，结合地理信息系统和全球定位系统等其他现代高新技术，可以实现信息收集和分析的定时、定量和定位。客观性强，不受人为干扰，方便决策。因此，在我国热带农业发展的新阶段，推进遥感技术在热带农业中的应用，将促进热带农业决策科学化，为热带农业生产提供高质量的服务。

热带农业资源调查

由于热区大部分区域属于我国较落后的地区，尽管我国在20世纪80年代已经要求各个县将农业资源调查作为县级以上人民政府法定政府职能工作之一，但热区由于发展较缓慢，且作为热区重点区域的海南省于1988年成立，热区农业资源的总体调查并未形成系统。所以在现阶段热区农业的发展中，有必要将热区总体农业资源进行调查汇总，建立我国热带农业资源数据库，对各项农业资源进行规范化管理，并在此基础上进行热带农业资源分析研究是我国热带农业发展的关键。热区特有的作物是我国农业产业中的重要组成部分，热区天然橡胶的种植是我国战略物资自给的重要来源；木薯、麻业等经济作物和芒果、香蕉、椰子等热带水果是我国热区特有的资源财富，如何根据现有热区农业资源数据分析热带作物的生产管理，并对其进行监测和指导，是热带农业科技部门、管理部门的重要职责。

热带农业资源是我国农业资源的重要组成部分，也是我国特色农业资源的代表，因此，热带农业资源同我国大农业资源一样，包括农业空间基础数据以及农业发展相关属性数据。基础空间数据主要有行政区划图、地形图、土地利用现状图、河流水系图、土壤类型图和重要作物种植区划图等；农业发展相关属性数据主要有气象数据、农业人口调查数据、作物产量数据和农业经济各项分析数据等。行政区划图、地形图和河流水系分布图等各省市国土部门均有保存以及更新，而土壤图和土地利用现状图等基础数据在各省市国土和农业部门都有保存和更新，而这些基础数据是我国资源规划、资源合理利用以及上至政府决策下至区县农机服务机构服务农业的重要依据。

热带作物农业区划

所谓农业区划，是依据客观的自然规律、经济规律和地域分异规律，依据当地的自然、经济和社会条件所进行的农业地域划分。农业区划是将农学、地学、经济学和社会学等多个学科，通过农业的空间性和农业产业链条的连贯性整合起来，利用各学科的相关理论和技术，依据农业资源的一致性和空间差异性进行合理的划分，形成农业区，进而在农业区的基础上发展该区的主导农业产业和辅助产业，用以指导农业和农村经济发展。进行农业区划的基本目的是为了按照农业生产的客观规律指导农业生产。我国的农业生产依据国家宏观决策和区域特点进行农业区划，运用比较优势理论进行合理区域分工，发展优势产品，不断提高主产区的专业化、基地化、集约化水平。农业生产具有强烈的地域性，地区差异十分明显，我国热区是区域化最明显的农业区，我国诸多热带作物几乎只在热区有种植。作为热区资源工作的一个方面，根据需要开展区域优势农产品专项区划，是热区农业进行产业布局和结构调整的重要依据。通过农业资源调查，进而掌握热区农业资源分布的具体情况，如数量、质量、变化动态、地理优势等基础信息后，利用遥感技术分析调整热区农业结构以适应资源配置和市场变化是热区农业区划的主要目的。

热区农业区划的进行主要是综合农业区划，即从综合观点出发根据区域各项资源条件的差异性归纳共同性，划分具有各自特点的农业区。除此之外，还可进行林、牧等生产部门的区域划分。农业区划的几个依据：一是行政区划。农业区划的最终目的是科学指导农业生产，因此，在进行农业区划时，一般由行政纵向来进行；二是划分依据和主导因素。地貌、气候、土壤等自然因素是形成农业区划的主导因素，如何根据主导因素进行农业区划，是农业区划成功与否的关键；三是依据“类似性”原则划分农业区。首先要考虑的是农业自然条件的类似性，还要考虑经济条件的类似性、农业生产特征和今后发展的类似性以及生产中存在的问题和解决措施的类似性。

热带作物长势监测与估产

我国热带地区作物资源丰富，如工业原料：橡胶；油料作物：油棕、椰子、腰果；香料作物：胡椒、香茅、香根、罗勒；纤维作物：龙舌兰科麻类、番麻、蕉麻、爪哇木棉；饮料作物：咖啡、可可；药材：砂仁、巴戟、槟榔、三七；热带水果：香蕉、荔枝、龙眼、菠萝、芒果、油梨、番瓜、番石榴等。由于热带作物对热量、降水量等条件要求较高，热带作物的生长受自然资源环境的影响较大，应用遥感技术对热带作物生长过程的状况与趋势进行监测，其目的是为田间管理提供及时的信息以及为早期产量估计提供依据。所以，应用遥感技术进行热带作物长势监测与估产对热带农业的生产管理有着重要的意义。

作物长势遥感监测是建立在绿色植物光谱理论基础上的，同一种作物，由于光、温、水、土等条件的不同，其生长状况也不一样，在卫星照片上表现为光谱数据的差异。根据作物对光谱的反射特性，在可见光部分有强的吸收带，近红外部分有强的反射峰，这些敏感波段及组合（通常称为植被指数）可以反映出作物生长信息，判断作物的生长状况，从而进行长势的监测。考虑到经济性与时效性，用各类卫星资源的NDVI等植被指数与作物建立长势模型是切实可行的。同时，个体特征是难以用遥感监测的，必须依靠地面监测。遥感监测长势的总方案为应用NDVI等植被指数与叶面积指数的相关性，并考虑地面的监测与农学模型，从而监测作物的长势。遥感监测指标的选择与单产模型的建立是遥感监测与估产工作的重点难点。热带作物种类较多，差异较大，生长的影响因子也不一样，所以应根据作物的特点选用不同的监测指标，同时，单产模型的建立是本工作的难点。

热带作物台风灾害监测与评估

台风是危害沿海热带地区的最大自然灾害之一，海南、广东、福建等地几乎每年都受到台风的袭击，热带作物，如橡胶、热带水果等在台风灾害中受损十分严重。台风对热区的农业发展、农民生活影响巨大。因而对热区台风进行灾情监测与灾后评估从而指导灾后补救与恢复生产工作具有现实意义。

台风灾害评估是从灾害的致灾因子和孕灾环境角度，通过分析导致灾害发生的自然现象的频度和强度，建立和保存历史灾害记录，对各种自然灾害绘制危险性区划图，对易损性及潜在影响进行评估。灾害评估的主要方法有资料分析法、实验模型法、数学模型法、遥感GIS法。台风灾害监测与评估的可行性方法有以下两种：一是利用多时段遥感数据进行灾情评估：在进行多时段遥感影像灾害评估时，要有至少两个时段的灾害区域受灾前后的遥感影像，这两个时段的时间间隔要尽可能的短，以消除或减少非灾害因素变化带来的影响，对比两个时段遥感影像中空间对象的变化，利用这种空间对象的变化来进行灾害灾情评估，这是进行多时段遥感影像灾害评估的主要方法，但是目前尚无现存的监测台风对林木损坏的遥感指标，需要用不同类型遥感数据、不同波段与波段组合进行研究区的实验；二是对灾后遥感影像进行目视解译：通过对遥感影像纹理进行分析，对灾害造成的损失情况进行目视解译，进而得出对灾害损失情况的评定结果，其重点是台风灾情指标体系的建立。这种方法因不需灾前遥感影像从而使灾情分析极为便利。但由于采用人工目视解译的方法，获取灾情信息的时间较长，很难满足快速灾情实时监测和评估需要；而且由于缺少灾前遥感影像，无法实现空间对象的灾前与灾后对比分析，从而影响了评估精度。灾情遥感数据主要有4种来源：光学和微波卫星影像、航空影像、机载激光雷达影像和视频影像等。由于台风灾情信息多样性和信息需求的紧迫性，不可能用一种影像即可完全满足台风灾情快速、精确分析要求，因此利用多源遥感影像来进行台风灾情评估是一种重要的选择。