衛星大數據的特點及在農業生產中的應用

尹朕 冮蕊 趙鑫

[摘 要] 近年來，通過衛星技術和農業大數據的結合，有效提高了農業生產效率，推動了農業生產現代化進程，農業生產信息化已成為我國農業發展的必經之路。基于此，本文綜合性地描述農業大數據和衛星技術之間的聯系和特征，并分析討論衛星數據采集技術在農業生產中的運用，簡要分析衛星技術對于農業大數據的重要作用，以期為農業信息化發展提供理論參考。

[關鍵詞] 衛星數據采集;農業生產;技術服務

[中圖分類號] S127 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2020）29-125-2

近年來，隨著科學技術的不斷發展，我國農業信息化發展越來越快，相關農業管理部門對監管農業生產過程和信息采集的標準不斷加升。在農業生產中，大數據增強了現代信息技術的運用，提高了農業生產效率，而衛星技術使得獲取和分析農業大數據變得更加快捷和便利，衛星技術和農業大數據的結合是我國農業發展的趨勢。衛星技術可以更加精確、快速、穩定地加快我國農業大數據的發展，提升我國農業現代化和信息化水平[1]。

將大數據與農業生產相結合，將所收集的各種各樣的農業信息數據與專業數據分析處理手段相結合，通過對農業生產信息進行收集、表現和預先估計，能對農業生產做出更加精準的判斷。據統計，當下我國一年生產數據的總量已超過800 EB，農業生產總量已達約8 000 PB[2]。隨著科技的進步，人類已進入網絡信息時代，過去傳統的數據收集方式和統計方法面臨前所未有的巨大挑戰和困難，急需廣大科研工作者革新理念、創新數據收集和傳輸方式，以不斷滿足未來農業大數據處理需要。

1 衛星大數據的特點

衛星采集數據具有諸多優點和可取之處，借助衛星數據采集技術收集數據，可使農業數據的獲取變得更加科學有效。

1.1 數據來源可靠

農業生產者在農業生產周期內需做出諸多判斷和決定，這些決策均會影響農業生產最終的產量和質量。對于當下信息采集而言，傳統的利用生產者經驗做農業決策已無法滿足集約型現代農業的發展需要，科學化、專業化的大數據在一定程度上可幫助生產者做出更精準的農業決策，且更符合農業生產現代化發展需求。相比以往的數據獲取和處理方式，衛星遙感技術可以更準確地獲取作物生長趨勢，分辨率可達0.5 m，其精準度對于采集各種農業數據均具有明顯優勢。準確可靠的衛星農業大數據可以幫助眾多農業生產者更好地警惕自然災害，精準地對農作物進行產量預估等操作[3]。

1.2 數據采集范圍廣泛

我國農業用地面積廣、地貌復雜、氣候多變，利用原本的傳統數據采集方法進行水文地質測量、監測作物生長具有一定局限性，而使用衛星技術測量農用地塊、觀測氣象和宏觀監測農作物長勢，可避開諸多影響檢測結果準確性的因素。采用先進的衛星遙感技術，能更加全面、實時地對農業生產進行數據采集、分析和監測，可對耕種、灌溉等農業操作做出最有效、最科學的指導。

1.3 數據獲取方式實時便捷

在農業生產管理過程中，所采集數據的時效性對其具有至關重要的影響，傳統數據采集方式已無法滿足現代化農業生產需求。傳統的人工采集檢測一般是科技人員在作物主要生長期采集，其主要是根據特定格式填寫作物情況，然后利用簡單的網頁客戶端上傳至大數據平臺，作物數據采集效率非常低。衛星數據采集是在離地面100萬m以上觀察地表物體，通過遙感技術準確、快速、高效地獲取實際信息，避免了人工采集工作的煩瑣。例如，在距離地面900 km的極軌衛星拍攝分辨率約1 000 m的農田影像，能在一定時間內多次反映區域內作物的生長狀態，十分有效、便捷。相比傳統數據采集，衛星技術可更加實時、快速、精確的搜集作物生長相關的信息，便于指導農業生產[4]。

1.4 數據采集傳輸成本低

衛星通信范圍不會因地面地勢影響而使獲取的數據出現不精確性，只要設置地球站電路即可開通檢測，并可設置一對多的接收方式，可更加快速有效地實現信息擴散和多地點通信。農業生產用地多為山林、耕地、牧場和河湖，通常伴隨地表面積的廣闊和地勢的彎曲復雜地形多呈現復雜多變，在此情況下采取人工采集、傳統光纖網絡采集的方式，需投入大量人力物力，且難以滿足農業生產實際需求。而借助衛星通信技術對農業大數據進行采集和傳輸，不僅效率高、成本消耗小，且操作執行性較好。

2 衛星數據在農業生產技術服務中的應用

2.1 衛星數據可有效監測作物長勢，對農作物產量進行預估

目前，隨著科學技術的發展及農業現代化進程的推進，衛星技術已成為農業生產中數據采集最科學最便捷的方式之一，借助衛星可以在廣闊的領域內對農作物的生長狀態進行較好的監測。遙感圖像可有效獲取農作物歸一化植被指數（NDVI）曲線，同時也能獲得作物葉面指數（LAI），從而更好地監管農作物的生長變化，提高農業生產效率[5]。除此之外，利用衛星數據采集聯系農作物生長規律、生長曲線以及各地的氣候、天氣情況，可創建相應的生長模型，模擬預估糧食、瓜果、蔬菜等農作物產量。在我國大規模種植的果蔬園中，7 d內即可通過衛星和無人機技術預估出果樹花朵數量，然后使用人工智能進行計算，可有效判斷瓜果蔬菜產量，進而可指導種植戶有計劃地安排農業生產和農業收成活動。

2.2 遙感抓取作物生長變化，并對病害疫情進行預警

農作物播種后，可利用衛星遙感技術監控作物的生長情況和趨勢，短時間內多次更新數據反饋可及時發現作物生長過程中出現的問題，并采取相應措施;可進行氣候分析，結合作物病害疫情相關數據進行模擬反演，能在農作物出現病蟲害問題前期及早發現問題，避免風險。例如，馬鈴薯晚疫病，若處理不當，則會導致大面積減產，降低種植戶收益。利用衛星遙感技術監測，能有效分析受害馬鈴薯冠層光譜曲線特征，快速地明確受害馬鈴薯地塊面積，可在馬鈴薯病害早期采取行之有效的預防措施，從而避免大面積減產和降低害病率。此外，衛星數據還可精準地展示發病馬鈴薯地塊位置、經緯度等信息，可精準進行藥物噴灑，提高無人機植保工作效率。

2.3 監測土壤墑情，自動調節灌溉

在農田管理過程中，因地區和土壤質地差異，使土壤肥力和蓄水能力等存在一定不同，確保不同種類作物在同一地塊的種植方法是決定產品品質和產量的重要因素。通過衛星遙感和大數據技術可及時、準確地收集農田土壤信息，通過與當下最新的人工智能技術相結合，能對農作物進行精準灌溉，最大限度地提高水肥利用率、灌溉速度和人均管理面積。例如，在我國大規模產業化葡萄園中，精確灌溉可進一步提高葡萄甜度，無人機遙感技術探測可使灌溉準確度變得更高。無人機遙感技術可對葡萄園土壤墑情和作物蒸騰系數進行掃描，然后結合衛星采集數據，能直接獲得未來時段內的降水報告，通過進一步分析農作物生長需求可確定灌溉量，為下一步農業生產做出判斷。

2.4 建立生產力評估模型，提供農業金融服務

開發以數據為中心的農業金融產品，能幫助廣大農民群眾提升自身的農業生產和管理水平，對傳播現代新技術帶來了諸多便利。大型農業金融機構可利用大數據預估自身產量和收入，并對其進行風險預估，以此對自身生產能力做出評價，可為農戶帶來更加科學準確的農業貸款和農業保險等農業金融服務。

3 結語

衛星數據可為農業生產技術提供全方位、立體化和人性化的服務，如監測作物長勢、抓取作物生長變化、監測土壤墑情、建立生產力評估模型等，進而對農作物產量進行預估、預警病害疫情、自動調節灌溉、提供農業金融服務。據統計，在衛星技術的利用下，農業大數據在我國農業發展方式和農村合作社組織構建過程中起到了主導作用。將衛星遙感圖像作為主要的信息來源創建一個更為廣闊、包涵性更強的農業信息數據，通過加深和傳播衛星技術和大數據相融合的模式，可更有效地加強農業信息化建設。

參考文獻

[1]李月，滕青林，劉麗麗，等.農業大數據的發展現狀與發展趨勢[J].安徽農業科學，2017（31）：210-212.

[2]柳平增.農業大數據平臺在智慧農業中的應用：以渤海糧倉科技示范工程大數據平臺為例[J].高科技與產業化，2015（5）：68-71.

[3]王婷婷，朱信良，盧彰威.全媒體時代地方電視媒體的轉型策略[J].青年記者，2017（17）：45-47.

[4]焦鐵鋒，田海運，于海珠，等.吉林省農業衛星數據云平臺研究[J].農業開發與裝備，2019（11）：67-68.

[5]張素銘.基于無人機多光譜影像的地表主要生態參數估測及衛星遙感反演[D].泰安：山東農業大學，2020.

作者簡介：尹朕（1988—），男，本科，初級工程師，研究方向：氣象衛星數據接收。