浅析遥感技术在农业生产过程中的应用

马丽亚木·卡德尔 阿吉尔古丽·卡德尔

（1.新疆维吾尔自治区农业资源区划和遥感应用中心，新疆 乌鲁木齐 830000；2.新疆维吾尔自治区哈密市农业综合行政执法支队，新疆 乌鲁木齐 839000）

遥感技术就是利用电磁波理论，通过各种传感器收集并处理远距离目标辐射及反射的电磁波，成像后探测并识别地面各种景物的综合技术。将遥感技术应用于农业生产过程中，不仅可提高农业生产效率、缓解资源紧张，还可节约劳动成本，保护生态环境，为发展现代农业、精密农业奠定基础。

1.遥感技术在农业生产过程中的应用

1.1 诊断并监测农作物养分

在农作物生产过程中，其所需养分主要为氮、磷以及钾等，缺乏任一元素都会影响农作物的光合利用效率。近年来，我国农业科技研究的一项关键内容便是通过遥感技术诊断并监测农作物养分情况，其中高光谱遥感技术应用最为普遍。农作物内氮、磷、钾等各种原物含量发生转变可引发农作物生理机构发生变化，高光谱遥感技术就是对这一变化情况监测，随着生理结构的变化其光谱发射也逐渐转变，具体是通过多元统计回归法，和基于特定吸收波段内波普特性参数所进行的作物养分诊断。

1.2 估算农作物播种面积

国家需结合农作物播种面积变化来制定相关粮食政策，遥感技术因其信息收集范围广阔、信息精准度较高、时效性良好、成本较低等特点，已逐渐在农作物播种面积估算中得以应用。遥感技术可通过分析并处理相关数据、分布图件，迅速获取某农作物实际播种面积。估算农作物播种面积时，遥感技术的应用可避免某些地区对上述数据谎报。上世纪90 年代，中科院便已通过NOAA/AVHRR影响数据实时监测我国重要农作物播种面积，小麦播种地区主要为山东、背景、河南及河北，水稻播种主要集中于江苏及湖北，玉米则集中于吉林省，上述数据监测准确率以超过85%。

1.3 估算农作物长势及产量

农作物长势即其实际生长情况，可影响农作物实际产量及最终品质。农作物长势监测就是对农作物苗情、具体生长状况、实际变化情况宏观监测。不同农作物其发育期及长势不同，因而光谱反射率差异较大，叶面积与农作物产量线性相关，对上述特征利用即可准确获取农作物叶面积指数，在此基础上通过对生长态势监测以估算产量。另外，也可通过0.75-1.00μm 近红外波长范围及0.6-0.7μm可见光波长范围反射率比值以估算农作物长势，比值越大农作物长势越好。

1.4 监测农业灾害

自然灾害会对农业生产造成较大影响，遥感技术的应用可监测及评估农作物受自然灾害的影响面积，在此基础上明确农作物损失，进而为当地制定针对性的抗灾措施并科学指导。截止到当前，在干旱、洪涝及冻害等多种自然灾害监测中遥感技术均已得到广泛应用，可通过叶面积指数及叶绿素含量指标来确定农作物生长状况。我国主要利用NOVVA/AVHEE 遥感影响监测农业灾害，其特点为成本低、时间分辨率高。在植物病虫害发生初期，通过近红外光谱反射率可直观反应叶片结构变化。但若植物叶绿素无质量及数量变化，可见光波段不会出现明显的光谱反射率变化，仅依靠肉眼也无法准确观测。若病虫害侵袭引发农作物叶面积指数及叶绿素含量降低，通过传感器及数据分析即可获取异于正常农作物的波段，利用上述原理即可明确农作物受害程度，针对性的制定治理方案。归一化植被指数是近红外波段反射值与红光波段反射值之差及之和的比值，若农作物遭遇风暴侵袭发生倒伏，叶片严重受损，归一化植被指数将下降。通过红边参数及植被指数监测病虫害，在农作物光谱内绿光波段反射峰移动至红光波段，正常农作物光波段光谱反射率低于受灾农作物，但低红外波段内，受灾农作物光谱反射率低于正常，其陡坡效应不明显甚至消失。

1.5 监测农业气候

监测农业气候可为推进农业持续发展奠定基础，在监测农业气候时遥感技术的应用意义重大。遥感技术主要通过监测天气变化情况以掌握农业气候状况，提前预防可能出现的复杂气候，避免农业受到恶劣气候影响。其中，农业气候监测最为关键的便是干旱监测，除监测降雨量等指标外，还需严格监测地表干旱程度。干旱监测可分为以下四种类型：第一为红外遥感监测法，即监测垂直干旱指标及修正垂直干旱指标；第二为地表温度遥感干旱监测法，即监测条件温度指标、归一化插值温度指标、表观热惯量植被干旱指标等；第三为植被遥感监测法，即监测简单植被指标、比值植被指标、距平植被指标及归一化植被指标；第四为植被指数与温度变化遥感干旱监测法，即监测植被温度梯形指数、条件植被温度指数等。通过上述手段实施监测具体干旱情况，针对性的制定对策以实现土壤结构优化，避免农作物生长受到干旱灾害的影响。

1.6 监测农业生产环境

遥感技术可用于土壤盐碱化面积、土壤侵蚀、土壤盐碱变化趋势、土壤水分即其他农作物生态环境监测，以指导农业种植。例如，日本通过卫星多光谱资料的应用对国土变化情况进行了监测，明确了东京湾沿岸侵蚀问题并采取了针对性的措施，减少了农作物遭受生态环境的为害，使农业经济效益得以显著提升。

1.7 监测农业用水

监测农业用水主要使通过遥感技术对水温、有机物含量、氮磷含量、悬浮物哈量等水质重要指标监测。我国通过遥感技术监测农业用水主要表现为以下几个方面：第一，在水体污染原理基础之上，通过红外遥感实现了黄浦江、大连湾、湘江等的水质监测；第二，通过遥感技术实现了渤海湾监测，利用卫星传回数据可获取渤海湾表层水体内叶绿素具体含量，在此基础之上对有机污染区域规划；第三，对水体有计划污染情况、富营养化情况深入研究，结合富营养化及水体也绿色关系研究了滇池内水体污染状况及富营养化情况；此外，我国还利用遥感技术对苏南大运河、长春南湖等水质监测。

2.前景与展望

当前，我国农业正由传统农业逐渐转变为现代农业，作为信息技术发展的前沿技术遥感技术在现代农业发展中以意义重大，可监测农业自然灾害、农作物病虫害、农作物长势及产量等，同时为经济社会发展规划及农作物进出口计划的制定，粮食市场及种植业结构的宏观调控，企业及农民经营管理水平的提升做出了积极贡献。在后期，我国农业遥感技术需集中于高光谱遥感及精准农业研究。在农业生产活动中，对高光谱技术、高分辨率技术、雷达技术、3S 技术等加强应用，对基础农业信息系统运行管理机制不断完善。在航空遥感方面，可对高空摄影、多波摄影、大像幅摄影等大力发展，以提高广谱分辨率、节省开支、减少像幅；对低空轻型飞机小面积红外摄影发展，可及时准确获取相关信息，具备较高的经济性特点。