农业气象服务中遥感技术的运用

杰尔格勒

（内蒙古自治区土默特右旗气象局，内蒙古 包头 014100）

农业气象服务可以为农业生产提供及时、准确的气象信息，保障农业生产正常进行。随着科技的发展，遥感技术被应用于气象服务领域，成为农业气象服务的重要工具之一，提高了农业气象服务的精度和效率。部分学者利用遥感技术对农田土壤水分、植被指数和气候因子等方面进行了研究，通过遥感数据获取农田信息，并利用这些信息对农田进行精细化管理[1]。利用无人机实时获取和传输遥感数据，用于快速监测农田土壤水分及分布情况，为农田灌溉提供科学依据；通过遥感数据实时获取农田植被指数，从而对农田生长状况进行评估；利用遥感技术对农田灾害进行监测和评估，对农田环境质量进行评价等。同时，还有学者利用遥感技术研究气候变化对农作物的影响，通过遥感数据获取农作物生长状况和气候因子信息，并利用这些信息对农作物产量进行预测[2]。此外，一些研究者还利用遥感技术对农田病虫害进行了监测和预警，为农业生产提供了重要保障[2]。

农业气象服务在保障农业生产、提高农民收入方面具有重要意义，遥感技术的应用为农业气象服务提供了更加全面、精细化的支持。本文阐述了农业气象服务的主要内容，分析了遥感技术在农业气象服务中的具体应用，为农业生产提供更加科学、精准的气象指导和服务。

1 农业气象服务

农业气象服务是指为农业生产提供精准、及时、个性化的气象信息服务，保障农业生产安全，提高农业生产效率[1]。农业气象服务内容主要包括以下方面。

1.1 农业气象情报服务

农业气象情报是按照农业生产的实际需求，提供与农业相关的气象旬（月）报、雨情、墒情、农情、灾情和春秋季播种季节低温冷害情报等，帮助农业生产者更好地掌握气候变化规律、预测气象变化对农业生产的影响，指导农业生产者制定科学的农业管理方案。例如，通过某一时间段的农业气象周报可以了解该地区上周天气情况，并能精准预测未来某个时间节点的降水情况以及温度变化情况。农业生产者通过农业气象情报可以更好地了解本地气候变化和农业生产的需求，从而制定科学的农业管理方案，提高农作物的产量和质量[2]。

1.2 农业气象预报服务

农业气象预报是根据农业生产需求，利用气象观测数据对未来天气情况进行预测，为农业生产者提供天气预报、气象灾害预警和农业气象服务等，并根据未来天气情况及时提出农事建议和措施，有效指导农业生产者的生产生活[3]。天气预报主要包括未来一段时间内大气层状态，比如温度、湿度、降水、风向、风速和气压变化等；气象灾害预警主要包括台风、暴雨、暴雪、寒潮、大风、沙尘暴、高温、干旱、雷电、冰雹、霜冻、大雾、霾和道路结冰等预警信息。农业气象服务主要包括作物播种期、物候期、土壤条件、作物产量和病虫害等预报，并为农业生产提供农事建议、种植指导和农业保险咨询等服务。农业气象预报可以为农业生产者提供及时、准确的天气和农业气象服务，帮助农业生产者从事农业生产，提高农业生产效率，降低农业灾害风险，同时为决策提供科学依据，保障粮食安全和社会稳定。

1.3 农业气候评价和专题分析服务

农业气候评价和专题分析是研究气候对农业生产影响的重要手段，需要结合实际情况和科学的方法进行综合分析和评价，确定气温、降水和积温等气候因素对农业生产的影响。农业气候评价是根据农业生产功能指向的气候评价要求，将气候因素划分为不同等级，比如适宜、不适宜和灾害等，再利用气象数据和GIS 技术对不同等级的气候区域进行空间分析和可视化表达。专题分析是根据农业生产的具体情况开展的研究，比如针对作物全生育期气象条件开展专题分析等，通过专题分析了解气候对不同农业生产环节造成的影响，进而采取相应的应对措施。开展农业气候评价和专题分析须保证数据来源准确可靠；评价指标要科学合理，能够客观地反映气候对农业生产的影响。在完成农业气候评价和专题分析后，将结果转化为实用的建议和措施，以帮助农业生产者更好地应对气候变化[4]。

1.4 农业气候资源分析应用服务

农业气候资源分析应用服务是一种专门针对农业领域的光、热和水等气候资源开展的数据分析与应用服务，研究气候资源在时空分布上的规律，分析灾害性天气发生的主要特点，充分利用气候资源，为农业规划提供气候依据，为农业决策提供重要参考和支持，使农业生产和资源管理更加科学、高效。该服务是通过采集和分析农业气候资源数据，为农业生产提供及时的预报、预测、监测、预警、农业种植和管理等服务，服务于农业结构调整和区域化农业生产。

2 农业气象服务中遥感技术的应用

遥感技术是一种利用电磁波理论对环境地物进行远距离探测和识别的新型探测技术，主要由遥感平台、传感器、信息传输和图像处理技术等构成[5]。随着遥感技术的不断发展和成熟，其应用领域不断拓宽，在农业气象服务中的应用日渐成熟，大大提高了农业气象预报的准确性和灾害预警的及时性。

2.1 在作物监测方面的应用

利用遥感技术可以实时对作物生长环境、气象条件等进行监测，比如种植面积、作物长势、作物产量、土壤墒情和病虫害等，将采集到的数据进行分析和处理，可以为农业生产提供实时的气象信息和农业生产信息，帮助农业生产者及时了解农田环境，调整农业生产计划，提高农作物的产量和质量。

2.1.1 农作物种植面积监测不同的农作物具有不同的光谱特征，利用遥感影像记录农田的信息，根据不同作物的波谱反射特征识别农作物的类型，测算出该作物的种植面积，为农业生产提供决策依据。

2.1.2 农作物长势监测利用遥感技术可以对大面积农作物的生长情况和生长趋势进行监测，通过遥感影像实时监测或连续监测农作物叶面积指数、生物量等参数，获取农作物生长信息，提高对农作物长势变化的监测频率，及时了解农田作物生长状况。遥感监测的优势在于不需要实地接触农作物，提高了监测数据的准确性和及时性，通过对农作物长势的监测和评估，科学制定农田精细化管理方案，如灌溉调度、施肥控制和病虫害防治等，提高农作物的产量和品质。

2.1.3 农作物产量估算利用遥感技术可以对农作物的产量进行估算。通过遥感影像监测农作物叶面积指数和生物量等数据，可以直观地反映作物的健康状况，获取作物的生长信息，建立作物生长信息与作物产量之间的数字模型来估算农作物产量。基于过程的作物生长模拟模型（如DSSAT 作物模型）是现代农业系统研究的有力工具，可以定量描述作物生长、发育、籽粒形成及产量与气候因子、土壤环境、品种类型和技术措施之间的关系，再利用这些数据估算农作物的产量信息。

2.1.4 土壤墒情监测土壤墒情是指作物耕种层土壤中含水量情况，土壤含水量的多少会影响土壤的光谱特征，因此可利用遥感技术监测土壤含水状况，为农田灌溉和水资源管理提供决策依据。土壤水分监测主要通过可见光遥感、红外线遥感和微波遥感等技术来实现。可见光遥感的工作波段限定在可见光波段范围（0.38～0.76 μm）内，红外线遥感的工作波段限定在红外波段范围（0.76～1 000 μm）内，微波遥感是利用微波设备来探测、接收被测物体在微波波段（1～1 000 mm）的电磁辐射和散射特性的技术。不同的遥感技术有各自的特点，比如微波遥感具有精确度高、不受天气影响的优势，但在应用时耗资较大，且成图的分辨率较低，无法广泛使用。另外，利用遥感技术还可以提取土壤结构信息并进行肥力监测[6]。

2.1.5 农作物病虫害监测利用遥感技术可以对农作物病虫害进行监测和预警，其原理是不同的病虫害在遥感影像上的生物化学特征和生物物理特征不同。因此，在现代农业生产中常将遥感技术应用于农作物病虫害的早期监测，为农作物病虫害防治工作提供快速、准确的病虫害监测和预报，从而最大限度地减少害虫的危害和管理成本。在具体应用中，遥感技术可以获取病虫害发生的空间分布和时间变化，预测病虫害的传播和扩散趋势；利用无人机遥感技术可以快速获取地面信息，提高监测效率和准确度；遥感技术可以提供大量数据和信息，为害虫管理和减少环境污染提供帮助；卫星遥感技术可以预测和监测蝗虫种类分布。

2.2 在农业自然资源监测方面的应用

遥感技术已经成为现代农业生产中不可或缺的一部分，利用遥感技术可以对土地资源、水资源、森林资源、滩涂资源、气候资源和生物资源等进行监测，包括分布的数量、面积和布局环境等，为提升农业资源利用率、发展生态农业提供有力支持[7]。

2.2.1 对土地利用和覆盖情况的监测通过高分辨率的卫星遥感影像，可以清晰地识别土地类型、范围和边界，实现对土地资源的监测和分类，比如对土地利用的类型（如农用地、林地、草地和滩涂等）及其变化情况进行监测。

2.2.2 对水资源利用的监测利用遥感技术对水资源的利用情况进行监测，包括流域内地表水体调查、水文地质调查和水体污染监测等。在偏远或人迹罕至的区域，人工调查存在投入大、周期长和效率低的缺点，而遥感技术能够克服这些困难，快速完成地表水体调查，通过对不同时相遥感影像的对比分析，确定地表覆盖特征及其变化，比如水体面积的动态变化过程。通过遥感技术可以直观地监测地质构造及其他与水文地质相关的地面自然现象，并根据监测数据进一步分析这些自然现象所反映的水文地质条件及其变化。

2.2.3 对农业环境变化的监测遥感技术可用于监测农业环境的变化，比如土地利用和土地覆盖变化、农业生态系统变化和土壤湿度变化等。处理和分析卫星遥感和无人机遥感获取的数据，评估农田生态系统的健康状况和生态功能，为农田生态系统的保护和恢复提供科学依据。遥感技术还可用于荒漠化监测、湿地监测和野生动植物监测，维护生态系统多样化，促进生物保护和生态平衡。

2.3 在自然灾害监测中的应用

遥感技术在自然灾害监测方面的应用非常广泛，可为政府部门提供及时、准确、全面的自然灾害灾情信息，为制定灾害预警、应急响应和灾后恢复方案提供科学依据[8]。

2.3.1 台风灾害监测遥感气象卫星可以对台风的形成和发展进行跟踪监测，通过卫星图像和气象数据准确监测和预测台风的位置、强度、移动路径、登陆点和潜在的影响区域。高分辨率的卫星图像能够清楚地显示台风的形状、大小等特征，这为灾害预警、应急响应和灾后恢复提供了重要依据。

2.3.2 洪涝灾害监测遥感技术可以实时监测暴雨和洪涝灾害的发生、发展及消散情况，帮助人们及时获取灾区信息，为抢险救灾提供准确依据。由于水体在波长小于0.5 μm 和大于0.8 μm 的探测器上呈现暗色调，因此可以利用遥感影像对水体水位变化情况进行监测，并预测旱涝灾害的发生概率。通常一个地区出现旱涝灾害的直接原因是降水量过大，通过遥感技术对云系进行监测和分析，可以推断该地区的降水量，从而预测该地区的旱涝情况[9]。

2.3.3 冰雹灾害监测卫星遥感技术可以应用于冰雹灾害的监测预警。利用遥感技术发射毫米波段的电磁波，收集从云层散射回来的电磁波，识别云层高度、厚度和运动速度等，还可以反演液态水含量，预测冰雹灾害发生的可能性，并发送预警信息。

2.3.4 冷冻灾害监测冷冻灾害一般是由霜冻造成的农业灾害，主要发生在春季和秋季。春季冻害主要影响作物的萌芽和幼苗，秋季霜冻主要危害秋季成熟作物，造成减产或绝收。通过卫星遥感技术监测地面温度的变化，准确预测冷冻灾害的发生及其波及范围，为农业生产者提供及时的预警信息，以便采取相应的预防措施，减少损失。

3 结语

随着遥感技术的深度应用，我国气象业务服务技术也在不断进步，服务能力、服务质量都得到了快速提升。高效精准的气象业务服务为农业生产起到了指导、减灾的作用，可以在农作物生长过程中提供准确、翔实的气象数据，也在气象灾害监测防控中发挥积极作用。随着技术的不断进步和农业生产需求的变化，遥感技术在农业气象服务中的应用将会更加广泛和深入。

本文总结了农业气象服务的主要内容，阐述了遥感技术在农业气象服务中的具体应用，以探索遥感技术应用新领域和气象服务新模式，更好地保障农业生产安全。