衛(wèi)星遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測研究中的應(yīng)用

帕提曼·阿布都艾尼 阿依仙木古麗·阿布來提 努爾帕提曼·買買提熱依木

摘要 介紹了衛(wèi)星遙感技術(shù)的基本原理、技術(shù)系統(tǒng)和重要作用，闡述了衛(wèi)星遙感技術(shù)在洪澇、干旱、冷凍、風(fēng)雹等農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展及農(nóng)業(yè)決策等提供了科學(xué)的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 衛(wèi)星遙感技術(shù)；農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害；監(jiān)測；應(yīng)用

中圖分類號：S42 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3305（2018）04-048-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.04.019

Abstract The basic principle， technical system and important function of satellite remote sensing technology were introduced， and the applications of satellite remote sensing technology in the monitoring of flood， drought， freezing，hail were described，in order to provide scientific reference for agricultural sustainable development and agricultural decision.

Key words Satellite remote sensing technology； Agricultural meteorological disaster； Monitor； Application

我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中受氣象條件影響較大，有利氣象條件適宜農(nóng)作物生長發(fā)育，但氣象災(zāi)害卻嚴(yán)重威脅著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，且影響范圍不斷擴(kuò)大。在全球氣候變暖的大背景下，頻發(fā)的干旱、洪澇、低溫凍害、雪災(zāi)、冰雹、霜凍等氣象災(zāi)害不僅降低農(nóng)作物產(chǎn)量，還對整個農(nóng)業(yè)鏈發(fā)展不利。增強(qiáng)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測水平，可以第一時間了解氣象災(zāi)害發(fā)生發(fā)展信息，及時采取針對性措施，避免或降低災(zāi)害性天氣對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害。傳統(tǒng)方式在監(jiān)測、調(diào)查農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害時耗費時間長、效率低、誤差大，且效果不盡人意，自使用遙感技術(shù)以來，有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測的不足，具有經(jīng)濟(jì)性、動態(tài)性和時效性等優(yōu)勢。借助衛(wèi)星遙感技術(shù)可以動態(tài)監(jiān)測和評估農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展及農(nóng)業(yè)決策等提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1 衛(wèi)星遙感技術(shù)基本原理和技術(shù)系統(tǒng)

1.1 衛(wèi)星遙感技術(shù)基本原理

地面上任何物體都能吸收、投射和反射電磁波，因不同物體物理和化學(xué)特征不同，且入射光波長也有一定差異，直接導(dǎo)致入射光發(fā)射率不同，這就是物體反射光譜。衛(wèi)星遙感技術(shù)基本原理是遙感儀器接收到目標(biāo)物電磁波信息和物體反射光譜后，對地面物體識別和分類。

1.2 遙感技術(shù)系統(tǒng)

1.2.1 信息源 實際上，信息源就是遙感探測的目標(biāo)物，一旦目標(biāo)物和電磁波互相作用就會形成特定目標(biāo)物電磁波，為遙感探測獲取信息提供依據(jù)。

1.2.2 信息獲取 衛(wèi)星遙感技術(shù)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)就是信息獲取，使用傳感器或遙感平臺極易獲取到遙感信息。根據(jù)飛行高度不同，可將衛(wèi)星遙感平臺劃分為航空遙感平臺、航天遙感平臺和地面遙感平臺。在傳感器作用下探測目標(biāo)物電磁波特性，收集和記錄地面物體電磁波特征。

1.2.3 信息處理 在計算機(jī)設(shè)備和光學(xué)儀器設(shè)備作用下對獲取的遙感信息校正、分析、解疑處理，目的是了解或消除原始遙感信息誤差，在歸納、梳理后反映出被探測目標(biāo)物影響特征，隨后對所需信息識別和提取。

1.2.4 信息應(yīng)用 信息應(yīng)用是使用衛(wèi)星遙感技術(shù)的最終目的，結(jié)合專業(yè)需求，將衛(wèi)星遙感信息作為地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)源，方便人們查詢、統(tǒng)計和分析利用，發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。

2 衛(wèi)星遙感技術(shù)的重要作用

2.1 增強(qiáng)農(nóng)業(yè)災(zāi)害預(yù)報能力，減少損失

農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)是一項復(fù)雜、全面的系統(tǒng)性工程，涉及不同部門、地區(qū)和學(xué)科的知識與技術(shù)，包含氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報、防災(zāi)抗災(zāi)、減災(zāi)等工作，這些環(huán)節(jié)相輔相成，相互制約，而氣象災(zāi)害監(jiān)測和預(yù)報是開展工作的基礎(chǔ)，因此增強(qiáng)監(jiān)測和預(yù)測準(zhǔn)確性水平至關(guān)重要。科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，利用先進(jìn)的衛(wèi)星遙感技術(shù)可增強(qiáng)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)報水平，避免或降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失。

2.2 擴(kuò)大監(jiān)測范圍，保護(hù)生態(tài)環(huán)境

20世紀(jì)80年代以來，我國遙感技術(shù)逐漸從單一天氣氣象預(yù)測擴(kuò)大到干旱、洪澇、冰雹、病蟲害等氣象災(zāi)害監(jiān)測，同時在海冰監(jiān)視、地震預(yù)測、環(huán)境監(jiān)測和水質(zhì)監(jiān)測等方面得到廣泛應(yīng)用。衛(wèi)星遙感技術(shù)的使用，可以在生態(tài)環(huán)境日益惡劣的情況下及時探測環(huán)境問題，采取針對性的措施保護(hù)地球生態(tài)環(huán)境。

2.3 提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化水平

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要大量勞動力。隨著科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化顯現(xiàn)。我國從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)朝現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中引入衛(wèi)星遙感技術(shù)，才能豐富我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)內(nèi)涵。

3 衛(wèi)星遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用

3.1 洪澇災(zāi)害監(jiān)測

衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)測洪澇災(zāi)害主要是監(jiān)測水體面積，在光波技術(shù)作用下可監(jiān)測區(qū)域內(nèi)具體情況。現(xiàn)階段主要監(jiān)測手段是無人機(jī)，在雷達(dá)遙感技術(shù)作用下可實時獲取水體信息，惡劣天氣基本不會對其產(chǎn)生影響。隨著科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展，降水監(jiān)測精度增強(qiáng)，有利于洪澇災(zāi)害預(yù)警預(yù)報工作的順利開展。洪澇災(zāi)害評估包括致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體監(jiān)測等信息，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)測可獲取受淹區(qū)域、持續(xù)時間、承災(zāi)體等。通過模擬估算受災(zāi)狀況，即使有誤差，也影響不大。

3.2 干旱災(zāi)害監(jiān)測

衛(wèi)星遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害監(jiān)測中應(yīng)用廣泛，監(jiān)測內(nèi)容包括土壤含水量和植物生長形態(tài)信息。在微波遙感技術(shù)作用下可實時監(jiān)測土壤含水量，且精確度水平較高。使用反演模型，可將真實值相關(guān)系數(shù)控制到95%左右。微波遙感技術(shù)包含主動和被動微波遙感技術(shù)，兩者可以互補(bǔ)。通過分析土壤介電參數(shù)，土壤濕度也會影響監(jiān)測內(nèi)容。植物生長形態(tài)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)作物的長勢，應(yīng)對植物生長形態(tài)監(jiān)測，通過反射接收方式了解植物生長形態(tài)。對農(nóng)業(yè)干旱情況評估十分重要，主要以干旱監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，因農(nóng)作物不同生長階段對水分需求不同，干旱不一定產(chǎn)生影響和損失。干旱情況監(jiān)測主要是分析水分短缺對社會經(jīng)濟(jì)的影響，確定旱災(zāi)等級，在評估干旱情況時應(yīng)結(jié)合地域和時空差異性。使用衛(wèi)星遙感技術(shù)需要連續(xù)監(jiān)測干旱情況，對指定對象相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行評估，根據(jù)不同區(qū)域定期發(fā)布旱情圖，這種方式基本符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，發(fā)布地域信息有較高準(zhǔn)確性。在使用衛(wèi)星遙感技術(shù)開展預(yù)報工作時需要計算數(shù)據(jù)模型完成，并未結(jié)合實際。

3.3 冷凍害監(jiān)測

冷凍災(zāi)害會使植物生長環(huán)境發(fā)生變化，影響農(nóng)作物正常生長發(fā)育，一旦溫度下降幅度較大，會使農(nóng)作物大面積死亡，造成作物產(chǎn)量下降或絕收，帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。在衛(wèi)星遙感技術(shù)作用下可對作物植被指數(shù)進(jìn)行實時檢測，通過分析數(shù)據(jù)變化，全面了解農(nóng)作物凍害情況。

3.4 風(fēng)雹災(zāi)害監(jiān)測

冰雹災(zāi)害出現(xiàn)的過程中往往伴隨有大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣，對農(nóng)作物生產(chǎn)極為不利。風(fēng)雹災(zāi)害出現(xiàn)時間較短，但破壞力卻極大，可以短時間內(nèi)造成農(nóng)作物倒伏，影響農(nóng)作物長勢及正常的光合作用，造成農(nóng)作物死亡。當(dāng)前，衛(wèi)星遙感技術(shù)還不能對風(fēng)雹災(zāi)害進(jìn)行有效的識別，只能通過預(yù)報預(yù)警，增強(qiáng)人們的應(yīng)對措施。

4 結(jié)語

農(nóng)業(yè)是我國發(fā)展過程中重要的組成結(jié)構(gòu)之一，氣象災(zāi)害嚴(yán)重影響我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。通過遙感技術(shù)可以監(jiān)測氣象災(zāi)害對農(nóng)作物的影響，進(jìn)而制定針對性措施，推動農(nóng)業(yè)朝可持續(xù)方向發(fā)展。同傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測手段相比，衛(wèi)星遙感技術(shù)在時效性、經(jīng)濟(jì)性和空間性方面的優(yōu)勢較為明顯，為預(yù)防和降低農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害損失提供了客觀可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，增強(qiáng)了農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的應(yīng)急監(jiān)測能力，推動了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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責(zé)任編輯：鄭丹丹