卫星大数据的特点及在农业生产中的应用

尹朕 冮蕊 赵鑫

[摘 要] 近年来，通过卫星技术和农业大数据的结合，有效提高了农业生产效率，推动了农业生产现代化进程，农业生产信息化已成为我国农业发展的必经之路。基于此，本文综合性地描述农业大数据和卫星技术之间的联系和特征，并分析讨论卫星数据采集技术在农业生产中的运用，简要分析卫星技术对于农业大数据的重要作用，以期为农业信息化发展提供理论参考。

[关键词] 卫星数据采集;农业生产;技术服务

[中图分类号] S127 [文献标识码] A [文章编号] 1674-7909（2020）29-125-2

近年来，随着科学技术的不断发展，我国农业信息化发展越来越快，相关农业管理部门对监管农业生产过程和信息采集的标准不断加升。在农业生产中，大数据增强了现代信息技术的运用，提高了农业生产效率，而卫星技术使得获取和分析农业大数据变得更加快捷和便利，卫星技术和农业大数据的结合是我国农业发展的趋势。卫星技术可以更加精确、快速、稳定地加快我国农业大数据的发展，提升我国农业现代化和信息化水平[1]。

将大数据与农业生产相结合，将所收集的各种各样的农业信息数据与专业数据分析处理手段相结合，通过对农业生产信息进行收集、表现和预先估计，能对农业生产做出更加精准的判断。据统计，当下我国一年生产数据的总量已超过800 EB，农业生产总量已达约8 000 PB[2]。随着科技的进步，人类已进入网络信息时代，过去传统的数据收集方式和统计方法面临前所未有的巨大挑战和困难，急需广大科研工作者革新理念、创新数据收集和传输方式，以不断满足未来农业大数据处理需要。

1 卫星大数据的特点

卫星采集数据具有诸多优点和可取之处，借助卫星数据采集技术收集数据，可使农业数据的获取变得更加科学有效。

1.1 数据来源可靠

农业生产者在农业生产周期内需做出诸多判断和决定，这些决策均会影响农业生产最终的产量和质量。对于当下信息采集而言，传统的利用生产者经验做农业决策已无法满足集约型现代农业的发展需要，科学化、专业化的大数据在一定程度上可帮助生产者做出更精准的农业决策，且更符合农业生产现代化发展需求。相比以往的数据获取和处理方式，卫星遥感技术可以更准确地获取作物生长趋势，分辨率可达0.5 m，其精准度对于采集各种农业数据均具有明显优势。准确可靠的卫星农业大数据可以帮助众多农业生产者更好地警惕自然灾害，精准地对农作物进行产量预估等操作[3]。

1.2 数据采集范围广泛

我国农业用地面积广、地貌复杂、气候多变，利用原本的传统数据采集方法进行水文地质测量、监测作物生长具有一定局限性，而使用卫星技术测量农用地块、观测气象和宏观监测农作物长势，可避开诸多影响检测结果准确性的因素。采用先进的卫星遥感技术，能更加全面、实时地对农业生产进行数据采集、分析和监测，可对耕种、灌溉等农业操作做出最有效、最科学的指导。

1.3 数据获取方式实时便捷

在农业生产管理过程中，所采集数据的时效性对其具有至关重要的影响，传统数据采集方式已无法满足现代化农业生产需求。传统的人工采集检测一般是科技人员在作物主要生长期采集，其主要是根据特定格式填写作物情况，然后利用简单的网页客户端上传至大数据平台，作物数据采集效率非常低。卫星数据采集是在离地面100万m以上观察地表物体，通过遥感技术准确、快速、高效地获取实际信息，避免了人工采集工作的烦琐。例如，在距离地面900 km的极轨卫星拍摄分辨率约1 000 m的农田影像，能在一定时间内多次反映区域内作物的生长状态，十分有效、便捷。相比传统数据采集，卫星技术可更加实时、快速、精确的搜集作物生长相关的信息，便于指导农业生产[4]。

1.4 数据采集传输成本低

卫星通信范围不会因地面地势影响而使获取的数据出现不精确性，只要设置地球站电路即可开通检测，并可设置一对多的接收方式，可更加快速有效地实现信息扩散和多地点通信。农业生产用地多为山林、耕地、牧场和河湖，通常伴随地表面积的广阔和地势的弯曲复杂地形多呈现复杂多变，在此情况下采取人工采集、传统光纤网络采集的方式，需投入大量人力物力，且难以满足农业生产实际需求。而借助卫星通信技术对农业大数据进行采集和传输，不仅效率高、成本消耗小，且操作执行性较好。

2 卫星数据在农业生产技术服务中的应用

2.1 卫星数据可有效监测作物长势，对农作物产量进行预估

目前，随着科学技术的发展及农业现代化进程的推进，卫星技术已成为农业生产中数据采集最科学最便捷的方式之一，借助卫星可以在广阔的领域内对农作物的生长状态进行较好的监测。遥感图像可有效获取农作物归一化植被指数（NDVI）曲线，同时也能获得作物叶面指数（LAI），从而更好地监管农作物的生长变化，提高农业生产效率[5]。除此之外，利用卫星数据采集联系农作物生长规律、生长曲线以及各地的气候、天气情况，可创建相应的生长模型，模拟预估粮食、瓜果、蔬菜等农作物产量。在我国大规模种植的果蔬园中，7 d内即可通过卫星和无人机技术预估出果树花朵数量，然后使用人工智能进行计算，可有效判断瓜果蔬菜产量，进而可指导种植户有计划地安排农业生产和农业收成活动。

2.2 遥感抓取作物生长变化，并对病害疫情进行预警

农作物播种后，可利用卫星遥感技术监控作物的生長情况和趋势，短时间内多次更新数据反馈可及时发现作物生长过程中出现的问题，并采取相应措施;可进行气候分析，结合作物病害疫情相关数据进行模拟反演，能在农作物出现病虫害问题前期及早发现问题，避免风险。例如，马铃薯晚疫病，若处理不当，则会导致大面积减产，降低种植户收益。利用卫星遥感技术监测，能有效分析受害马铃薯冠层光谱曲线特征，快速地明确受害马铃薯地块面积，可在马铃薯病害早期采取行之有效的预防措施，从而避免大面积减产和降低害病率。此外，卫星数据还可精准地展示发病马铃薯地块位置、经纬度等信息，可精准进行药物喷洒，提高无人机植保工作效率。

2.3 监测土壤墒情，自动调节灌溉

在农田管理过程中，因地区和土壤质地差异，使土壤肥力和蓄水能力等存在一定不同，確保不同种类作物在同一地块的种植方法是决定产品品质和产量的重要因素。通过卫星遥感和大数据技术可及时、准确地收集农田土壤信息，通过与当下最新的人工智能技术相结合，能对农作物进行精准灌溉，最大限度地提高水肥利用率、灌溉速度和人均管理面积。例如，在我国大规模产业化葡萄园中，精确灌溉可进一步提高葡萄甜度，无人机遥感技术探测可使灌溉准确度变得更高。无人机遥感技术可对葡萄园土壤墒情和作物蒸腾系数进行扫描，然后结合卫星采集数据，能直接获得未来时段内的降水报告，通过进一步分析农作物生长需求可确定灌溉量，为下一步农业生产做出判断。

2.4 建立生产力评估模型，提供农业金融服务

开发以数据为中心的农业金融产品，能帮助广大农民群众提升自身的农业生产和管理水平，对传播现代新技术带来了诸多便利。大型农业金融机构可利用大数据预估自身产量和收入，并对其进行风险预估，以此对自身生产能力做出评价，可为农户带来更加科学准确的农业贷款和农业保险等农业金融服务。

3 结语

卫星数据可为农业生产技术提供全方位、立体化和人性化的服务，如监测作物长势、抓取作物生长变化、监测土壤墒情、建立生产力评估模型等，进而对农作物产量进行预估、预警病害疫情、自动调节灌溉、提供农业金融服务。据统计，在卫星技术的利用下，农业大数据在我国农业发展方式和农村合作社组织构建过程中起到了主导作用。将卫星遥感图像作为主要的信息来源创建一个更为广阔、包涵性更强的农业信息数据，通过加深和传播卫星技术和大数据相融合的模式，可更有效地加强农业信息化建设。

参考文献

[1]李月，滕青林，刘丽丽，等.农业大数据的发展现状与发展趋势[J].安徽农业科学，2017（31）：210-212.

[2]柳平增.农业大数据平台在智慧农业中的应用：以渤海粮仓科技示范工程大数据平台为例[J].高科技与产业化，2015（5）：68-71.

[3]王婷婷，朱信良，卢彰威.全媒体时代地方电视媒体的转型策略[J].青年记者，2017（17）：45-47.

[4]焦铁锋，田海运，于海珠，等.吉林省农业卫星数据云平台研究[J].农业开发与装备，2019（11）：67-68.

[5]张素铭.基于无人机多光谱影像的地表主要生态参数估测及卫星遥感反演[D].泰安：山东农业大学，2020.

作者简介：尹朕（1988—），男，本科，初级工程师，研究方向：气象卫星数据接收。