佳木斯小麦生长的气象卫星遥感监测

张 晔，翟 墨

(佳木斯气象卫星地面站，黑龙江 佳木斯 154007)

1 引言

2002年，利用气象卫星进行监测农业遥感估产运行系统投入使用后，通过不断的学习和实践，逐步形成了农业遥感监测的技术方法和体系，此系统设计合理，技术路线可行，时效性和实用性强，普及度和精确率较高，符合中国农业发展的实际情况，对于及时准确掌握农业生产情况、科学指导农业生产、合理应对农业结构调整、优化农业种植结构及粮食生产安全预警和气象灾害监测等方面均有着十分重要的意义。2007年佳木斯气象卫星地面站工程“风云三号（FY-3）气象卫星应用系统”一期工程的建成，大大提高了气象部门气象卫星资料应用水平和遥感监测能力以及为地方经济服务的能力，其接收的气象卫星资料，对于该市进行林火监测、水体（洪涝）监测、干旱监测、环境监测、农作物长势等监测估产等起到了积极推进作用。本文以佳木斯冬小麦为例，分析运用气象卫星资料和地面观测资料对其生长过程进行了遥感监测。

2 佳木斯市自然生态环境

佳木斯市位于黑龙江省东北部，地处黑龙江、乌苏里江和松花江汇流的三江平原腹地，南为低山丘陵，北为冲积平原，土壤肥沃，属寒温带大陆性季风气候，年平均气温3℃左右，全年有7个月（4-10月）月平均气温在0℃以上，3月上旬冰雪融化，3月下旬土壤开始解冻，7月份以前气温逐月升高，7月份以后气温逐月下降，11月初开始结冰，11月中旬大地封冻；年平均降水量为510mm，无霜期130 d。佳木斯良好的自然环境和丰富的资源适合各种农作物生长，区域内盛产大豆、小麦、水稻、玉米，是黑龙江省重要的商品粮生产基地之一，其中冬小麦是近几年引进培育的优质越冬小麦品种，其产量和质量等各项指标优于春小麦，已在境内广泛种植。

3 资料与方法

3.1 气象卫星资料

佳木斯冬小麦播种出苗后，选择符合条件的冬小麦种植区域进行卫星监测，应用已开发软件对获得的卫星资料中相关数据完成处理及加工，形成等位网格点资料。由于冬小麦植被指数受土壤背景影响很小，当15%植被覆盖度＜80%时，土壤背景与冬小麦生长覆盖度增大几乎没有关系，而且冬小麦主要生长期内双向辐射和大气对其影响也可忽略不计；但植被指数变化易受小麦长势和覆盖度的影响，因此采用植被指数作为冬小麦生长状况的定量标准，通过遥感植被指数提取以冬小麦为主要对象的绿色植被信息，运用AVHRR第一通道和第二通道的光谱信息经简单线性组合后构成归一化差值植被指数和比值植被指数。

3.1.1 地理信息识别

气象卫星资料处理后由热红外通道形成的彩色图像上，蓝黑色的代表水体，绿色代表植被，红色为温度较高的地表，形成的图像接近于真彩色，因此主要用于宏观地理识别。

3.1.2 植被指数伪彩色图像

冬小麦生长期内，麦区的植被指数变化值为0.05～0.8，云区及水域区出现的是负值。制图过程中将植被指数扩大10 000倍，结合地面实际情况来分析解译，土壤信息值在0～250，土壤与绿色植被的混合信息值为250～500,500以上即为绿色植被信息值。在卫星资料伪彩色图像里，黑色代表负值区，棕黄色为0～250值区，白色为250～500值区，500以上为绿色及其他色彩，这种色彩识别法主要用于植被信息的提取。

3.1.3 系统集成

把所有环节进行系统集成，加工成定量数据。即将植被指数以县为单位计算出植被指数县平均值、合计值及所占的比例等，用于定量分析和组建模型。

3.2 地面观测资料

地面实际观测到的资料对于衡量农作物遥感监测和估产数值的真实性和精确度有重大意义，在建立遥感解译标志、估产模型创建及预报的准确与否等方面起着关键的作用。要保证地面观测资料的真实度，必须选择合理准确、有代表性的地面观测点，尽可能的抽选较多的样点，定时、定点、定量的进行观测记录，这样得出的数据才越接近实际情况，具有普遍性和代表性。通过样点记录观测资料和农业数据，将地面观测的实况资料统计加工，及时通过气象专用通道或农业经济统计部门上报到监测和估产部门。

4 佳木斯冬小麦生长的宏观动态监测

冬小麦长势分析主要是对其各长势阶段进行全面的观测过程，采用专用气象卫星对冬小麦的各时段生长发育变化进行宏观动态监测。佳木斯种植的冬小麦，属于强冬性小麦，每年9月10日左右播种，主要生长期在11月，来年3月返青，7月20日前后收割；由于佳木斯市冬季受来自高纬内陆偏北风的影响，盛行极地大陆气团，寒冷干燥，在冬小麦生长期11月，只有冬油菜与冬小麦同期生长，其余作物通常都是在4月下旬以后开始播种。因此，11月至来年4月，佳木斯主要植被为冬小麦，由气象卫星遥感监测获得的资料主要是冬小麦信息。

4.1 冬小麦发育期的监测

及时、全面的监测冬小麦发育期的变化情况是对其进行生长分析的重要途径之一，通过对生长期的监测可以全面的了解冬小麦的发育速度和进程。依据传统农业统计，冬小麦生长期获得的资料均是由选取的有代表性的固定样点定时观测得来的，在时效和准确率上难以达到农业生产管理对农情监测信息精确率的需求。采用卫星遥感监测，主要是利用气象卫星的NDVI数据，每隔10～15 d监测一次长势变化情况，由获得的卫星图像可以获取定量化植被指数，实现冬小麦种植区空间分布的准确定位，从宏观的角度上进行全面监测冬小麦的整个生长发育过程，并提供出冬小麦发育期变化的直观信息，同时也可得到冬小麦发育期地理界限划分的宏观依据，弥补了以往传统监测手段的局限性和许多不足之处。

4.2 冬小麦长势监测

冬小麦各个发育阶段的生长情况决定着来年产量的高低，一般情况下，壮苗安全越冬和来年成穗由冬小麦冬前分蘖期的长势决定，返青至拔节期的长势影响着冬小麦群体穗鼓和穗粒数，抽穗期是冬小麦生长关键阶段，总之，冬小麦的每一个发育生长阶段都在决定着子粒的产量。由卫星图像进行分析解译，可及时获得冬小麦生长变化规律。

5 小结

佳木斯气象卫星地面站的建立和发展，加强了对冬小麦等农作物生长发育期的全程掌控，为农业各部门制定农业管理措施和方法提供了科学依据。遥感监测技术的应用，弥补了依靠地面定点观测获得作物生长状况的缺陷，其具有的宏观性、时效性、综合性和动态性使农业由传统逐渐走向精确，满足信息社会农业生产管理对农情监测信息的需求。