吉林省农情遥感监测信息化建设主要成效及发展思路探讨

谷金英 丁春雨 李勇 张晓娇 袁铁英 刘东烨

(吉林省农业资源与农业区划研究所，吉林 长春 130000)

遥感技术是根据电磁波理论在一定距离上应用各种传感器不直接接触目标物体获取地表物体几何和物理性质的综合性探测技术，具有获取影像资料的速度快、获取周期短，探测范围大、获取信息量大，受地面条件限制少，获取方法多等优势。随着遥感技术的不断发展，使得遥感应用的领域也不断扩大，如林业遥感、气象遥感、地质遥感、军事遥感、资源遥感、灾害遥感等，尤其是在农业领域中的遥感应用也越来越广泛，逐渐发展形成了农业遥感技术[1]。农业遥感技术是遥感技术和农业科学相结合而形成的，在农情遥感监测中发挥了重要作用。农情遥感监测是指应用遥感等信息技术对农业资源、农业生产信息，如土壤墒情、农作物种植面积、作物长势、产量及农业自然灾害等农情进行综合监测和评价分析，辅助农业生产决策的过程，以期为政府、农业管理部门和农业生产者提供信息支持和服务[2]。农业地位的提高，迫使农业技术不断革新，近年来通讯传输、电子信息、物联网等高新技术的快速发展为加快农情监测业务化运行提供了有利条件[3,4]。

吉林省是我国农业大省，根据《国家统计局关于2021年粮食产量数据的公告》公布，吉林省2021年粮食产量达403.92亿kg，吉林省粮食总产量跃居全国第5位，粮食产量已连续7a突破350亿kg，主要农作物年播种面积约5721.3千hm2，为保障国家粮食安全作出重要贡献。当前和今后一个时期，种植业结构不断调整，加之面临的外部环境日趋复杂，提升粮食综合生产能力任务更加艰巨。吉林省作为粮食生产大省，黑土地保护区重点区域，更应率先发展数字农业、智慧农业和精准农业，率先实现农业现代化，而农业遥感技术是实现智慧农业和精准农业的重要手段，本文通过梳理吉林省农情遥感监测信息化建设取得的成效，总结目前农情遥感监测工作面临的问题，结合实际提出今后在农情监测业务化工作中的发展思路，旨在实现农情监测专业化、信息化、业务化，不断提高农情监测精度和效率，助推加快实现农业现代化。

1 主要成效

近年来，为提高吉林省粮食生产效能，做好农情监测预报工作，及时、准确向政府管理部门和农业生产主体提供可靠的参考信息，吉林省农业遥感中心(吉林省农业产业化研究所)充分发挥农业遥感技术、地理信息系统技术、网络信息技术和地面监测系统等高新技术在农情监测工作中的作用，在农情遥感监测、农业数据信息管理、农业资源综合应用等方面开拓创新，不断提升遥感监测业务化水平，发挥资源优势，在吉林省农情遥感监测信息化建设中取得了显著成效，不断实现完善了农情遥感监测资源的数字化管理和可视化应用。

1.1 监测业务化水平不断提升

1.1.1 监测范围不断扩大

吉林省农业遥感中心连续多年申请省财政预算开展实施了“遥感业务化运行”项目，开发研制了适合吉林省农作物遥感监测的模型，结合实际农情调研考察，2020年以前每年定期实现了吉林省中西部地区的农作物土壤墒情监测、农作物长势监测、作物产量估算、作物灾害监测等农情监测信息。随着科研力量的不断增强，农情遥感监测业务范围不断扩大，2021年开始，吉林省农业遥感中心每年定期对吉林省全域内的耕地进行土壤墒情监测，作物长势监测和产量预测，为全省的农业生产机构、政策制定部门、社会企业和广大农户提供了大量准确的农情监测服务信息。

1.1.2 监测精度持续提高

农情信息监测精度是农情遥感监测结果是否准确可用的关键问题，而监测精度是由多方面因素决定的，其中首先应考虑的是当前可采用的遥感信息来源。随着我国航空航天事业的不断发展，遥感信息源不断增加，从中低空间分辨率到高空间分辨率，从多光谱到高光谱影像的运用，使农情遥感监测精度不断提高。吉林省在农业遥感监测工作中也不断尝试，不断创新，将高时间分辨率遥感影像与高空间分辨率遥感影像相结合，选取TM影像、高分一号、高分二号遥感影像等数据作为水稻提取数据源，通过采取多源多时相遥感影像数据，采用分层分类和迭代优化方法成功提取了吉林省西部水稻种植面积及分布状况，完成了吉林省西部水稻种植信息的精准提取，为吉林省作物的农情监测、产量估测、灾害评估等提供了可靠的数据基础和方法参考。

1.1.3 监测种类有所增加

多年来吉林省农情遥感监测工作不断完善，借助吉林省农情遥感监测业务化运行项目，长期对吉林省的水稻、玉米等农作物开展土壤墒情监测、作物长势监测、产量估测和灾害评估等，初步建成了运行稳定、业务高效的农情信息监测系统。2020年吉林省“粮食生产功能区和重要农产品保护区”划定工作基本完成，取得了阶段性成果，为保障“两区”下一阶段建管工作有序的推进实施，吉林省农业遥感中心承担了对“两区”数据库进行管理和维护的工作，并逐步定期对“两区”内的水稻、玉米和大豆目标作物进行动态监测。“两区”目标作物的动态监测使吉林省农业遥感监测业务化建设又迈上一个新台阶。

1.1.4 监测技术不断提升

近2a，吉林省在农情遥感监测的技术上也取得了突破成绩，引进大疆多光谱无人机一台辅助开展农情监测调查研究。小型无人机具有获取研究区遥感影像及时，操作简便，易学易用，地面分辨率高等优点，可以在短时间内快速获取目标区域的遥感影像，结合农作物地面测量，可以快速、准确地完成农情监测信息服务。通过不断加强多光谱无人机飞行平台建设，将无人机遥感技术应用到农情监测服务中，使吉林省农情遥感监测业务不断完善，技术不断提升，更好地为吉林省农业生产和农业科技发展服务。

1.2 实现了资源的数字化管理

随着吉林省农情遥感监测的不断发展和推进，多年积累、保存了大量的基础数据和成果资料，为了便于数据的存档和管理，统一数据格式，方便数据的备份、查询、分析和使用，省农业遥感中心收集整理了历年来的各类农业资源相关数据资料，采用GIS技术以及数据库技术、计算机网络技术，开发建立了吉林省农业资源与农业区划数据共享服务平台，将大量的农业资源基础数据和各类农业信息专题数据上传至数据共享服务平台中，实现了农业资源信息的数字化管理模式，不仅为同行业及广大社会用户及时提供了科学、详实的基础数据和监测成果数据，同时也为不同年度调查监测的数据成果进行深入挖掘和综合分析，提高数据的管理和开发利用水平，促进动态监测成果数据和基础资料的系统管理与共享，实现资源管理的信息化奠定了良好的基础。农业资源信息的数字化管理，为吉林省政府相关部门制定农业生产决策和战略发展规划提供了基础数据和参考，同时也满足了同行业及广大用户对农业资源数据的共享需求。

1.3 初步实现农情监测的可视化

2016年，吉林省农业遥感中心与中国农业科学院农业资源与农业区划研究所合作，利用星陆双基与农业物联网技术，建立了基于物联网的“吉林省农情遥感监测与信息服务系统”，面向内部用户、政府相关部门和社会公众等不同需求群体，实现了包括作物种类、土壤参数、作物长势、气候变化和环境信息等农业生产全过程的可视化和数字化，为吉林省农业宏观生产管理、灾情动态监测、早期粮食估产等提供了快速、直观的可视化信息。

2 面临问题

虽然吉林省农情遥感监测的技术水平和服务能力不断提升，已经形成了基本体系，取得了显著成效，但发展中仍面临一些掣肘问题和亟需解决的困难。

2.1 地面监测站点少，无法获取足够实测数据

众所周知，遥感反演是遥感监测技术中的重要手段，也是农情监测中至关重要的一种方法，而地面实测数据是遥感反演必不可少的基础，同时也直接影响着监测成果的准确程度。吉林省农业遥感中心近年来逐步开展大田物联网遥感监测系统建设工作，实现了叶面积指数、高光谱数据和部分环境参数数据的采集和分析工作，但由于资金不足、管护难度大等原因，目前只有5个示范区监测站，每种作物平均还不到2个，导致实测的可用数据不足，无法满足遥感反演数据需求。

2.2 可获取的影像数据不足

在农业遥感应用领域的大背景下，可应用的遥感影像要么空间分辨率低，不足以满足农业监测需求，要么遥感影像数据获取周期长，导致在农业遥感监测工作中，存在对高分辨率卫星遥感影像的数据需求与实际可应用的图像数据不匹配的问题。吉林省地域分布明显，西部是草原盐碱地，中部是平原地区，东部是山区多林地，西部盐碱地种植杂粮杂豆较多，作物种类繁多，分布不均，所需影像质量要求相对较高，然而目前可获取的免费影像数据资源较少，部分影像收费较高，不利于农情遥感监测的深入开展。东部山区由于特殊的生态环境气候，晴天或无云的影像较少，可获取的影像时序性差，难以满足研究需求。

2.3 灾情监测不及时

吉林省农业灾害不断，尤其是近2a，台风、冰雹、旱灾和涝灾时有发生，但在灾情监测方面，由于受天气影响，往往不能及时获取灾害前后的影像数据，导致灾情监测不及时;采取灾害监测的手段相对落后，灾害监测技术水平相对不高等因素也是影像灾情监测不及时和不精准的重要原因。

2.4 服务公众能力不足

目前农情遥感监测业务多停留在数据获取阶段和数据处理方面，如建立基于卫星技术的农业遥感数据采集系统、基于农业物联网和移动互联网的手机APP、生物传感器系统等方面比较突出，而数据挖掘和分析方面比较薄弱，服务公众和推广应用方面还比较欠缺，有待提升。

3 发展思路

3.1 不断加强业务合作，提高农情监测水平

就目前吉林省农业遥感监测的发展现状来看，由于科研经费有限，无法满足持续增建大田物联网监测站点的需求。为了充分利用遥感技术发展带来的机遇，不断提高吉林省农情遥感监测的技术水平和应用能力，建议由政府部门牵头，制定具体的发展规划，协调科研院所、企事业单位等相关科研机构互补长短，交流合作，在人才培养、数据共享、技术更新等方面开展全方位合作，既可以整合资源，满足农情遥感监测基础需求，又可以加强合作，拓宽科研业务的渠道，建设成更加成熟的农情监测运行系统和支持体系。

3.2 不断改进技术方法，提高农情监测精度

当前遥感技术飞速发展，特别是传感器在空间、时间和光谱维度分辨率的不断提高、新型传感器的应用等诸多方面为农情遥感监测提供了更加便利的条件，如吉林省自主研发的“吉林一号”卫星数据，具有高时间和空间分辨率等优势。科研人员应深入挖掘，积极探索，提高科研技术和创新能力，充分应用吉林一号卫星数据，不断拓宽数据来源，提高数据质量，加强吉林省农情遥感监测的服务水平和精度。此外，小型无人机、智能终端等移动设备在未来农业遥感监测信息安全建设、农情遥感监测范围的拓展等方面也将发挥重要作用，加强人才储备和技术更新，不断适应新形势、新技术、新业务才能使吉林省农情遥感监测服务水平更加专业和精准。

3.3 不断创新科研方向，提高农情监测应用

农情遥感监测服务范围广、受众面大，从政府决策部门到种植农户都需要及时准确地掌握农情信息[5]。目前，农情遥感产品多以定期报告的形式发布，发布形式单一，服务公众能力不足。随着互联网技术和无线通信技术的不断发展，农情遥感监测发布的产品和发挥的功能将更加灵活、多样。提高技术能力，加强科研创新，针对不同受众群体，提供个性化遥感产品和信息服务，满足市场需求，是未来农业遥感发展的重要方向。

经过吉林省农业遥感中心长期的探索和发展，吉林省农情遥感监测信息化建设已经取得了突出成效。未来建设大范围农情遥感监测运行化系统，发展信息化、业务化农情信息监测是实现智慧农业和数字农业的必然趋势，随着AI、大数据等新技术发展和新数据的诞生，未来农情监测将更加智能化、精准化、协作化和智慧化，提升农情遥感监测信息化建设作用未来在粮食安全生产领域、经济发展规划等方面将有更大发展空间，还有待科研人员进一步研究和探索。