遙感技術在農業災害監測中的科普研究

王紅蕾

摘要遙感技術已經在我國眾多領域中得到了有效應用并取得了顯著成就，將遙感技術應用于農業災害監測可促進農業健康發展，實現現代化農業和智慧農業目標。介紹遙感技術在農業災害監測中應用的相關知識，提升農業災害防治人員對遙感技術的認識。

關鍵詞 農業災害;監測;遙感技術;應用

中圖分類號：S127 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）07–0125–02

農業關系著國計民生和國民經濟的發展。我國每年因農業災害造成的農業減產和經濟損失數額巨大，加強對農業生產的保護非常迫切[1]。現代化科學技術的高速發展和普遍應用，極大地改變了人們的工作和生活方式，大幅提升了人們工作的質量和效率。依托于現代化科學技術在農業領域的深入應用，當今農業已經向著現代化農業和智慧農業不斷發展，將遙感技術應用于農業災害監測中是近年來研究的熱點之一。

1 遙感技術概述

1.1 遙感技術的工作原理

遙感技術是利用光學探測儀器對空間環境中遠距離的物體進行非接觸探測和識別的一項綜合性技術。地球表面的物體都有輻射、吸收和反射電磁波的能力，由于不同物體的物理和化學性質不同，導致不同物體輻射的電磁波波段各不相同，吸收和反射的電磁波的能力也各有差異，直觀的表現就是不同物體的電磁波信息和反射光譜不同，通過遙感技術形成的圖像也不同[2]。遙感技術就是通過遙感儀器對來自于地面物體的電磁波信息和反射光譜進行采集獲取、分析處理、加工成像，最終在遙感技術作用下將不同物體的清晰圖像直觀地呈現出來，探測并識別地面不同物體。在掌握了目標物體電磁波特征和反射光譜波段的前提下，利用遙感技術能夠在非接觸情況下可以采集和分析遠距離目標物電磁波數據，實現對目標物的識別和實時監測。

1.2 遙感技術的發展及現狀

遙感技術起步于20世紀中期，該技術的起源是基于不同物體輻射和反射電磁波的特異性，并融合傳感器技術、計算機技術、電磁波通信技術和航空航天技術等形成的一項綜合性技術。遙感技術起初用于幾何式定位，主要應用于氣象的監測和預報。隨著遙感技術的逐漸發展，目前已經成為一項空間信息技術。通過遙感技術獲取地表信息，可以為相關領域開展工作提供指導。遙感技術的成像分辨率越來越高，應用范圍也變得越來越廣泛。在氣象監測和預報、衛生環境監測、國土安全監測、生態系統監測、城市規劃監測、農業生產評估、農業災害監測等領域中發揮著重要作用[3]。

2 遙感技術在農業災害監測中的優勢

農業災害防治是一項十分復雜的工作，具體涉及的要素較多，囊括了技術、內容、部門和地區等諸多方面，這些要素之間既相輔相成又相互制約。農業災害監測和預報是防治農業災害的基礎，提升農業災害監測水平顯得尤為重要。農業災害具有難預見性、突發性、蔓延性和危害性等特點。在農業災害防治中，遙感技術能夠實現對農業災害大范圍空間的實時、高效、準確監測，及時獲取農業災害發生的征象，在農業災害早發現、早防治方面具有顯著優勢。遙感技術在大幅提升監測結果準確性的同時大大節約了時間、人力和資金成本，顯著提升了農業災害防治水平。當前遙感技術發展已經較為成熟，尤其在搭載了大數據技術和智能化技術后應用空間得到了大幅度拓展，在農業領域中掀起了一場技術革新。

3 遙感技術在農業災害監測中的具體應用

3.1 在旱災監測中的應用

遙感技術在旱災監測中的應用主要是通過監測農作物生長形態和土壤含水率來實現的。借助微波遙感技術能夠24 h全天候連續監測土壤含水率，經過反演模型推算后，監測數據的置信度達95%以上。微波遙感技術包括了主動和被動兩種，二者的原理和功能存在差異，應用于旱災監測中具有互補作用。研究發現，土壤介電參數會影響土壤含水率監測結果的準確性，因此需要監測農作物生長形態，即監測農作物的長勢，具體是通過發射指定波段的微波，然后采集和分析反射回來的微波，達到監測農作物生長形態的目的。遙感監測技術表征農作物生長形態的常見指數有條件植被指數、歸一化植被指數、距平植被指數等[4]。

3.2 在洪澇災害監測中的應用

遙感技術是通過監測洪澇災害水體面積及水體深度來判斷洪澇災害的發生面積和危害程度。洪澇災害水體、土壤、農作物和其他物體的反射電磁波譜有很大差異，遙感技術的傳感裝置就是通過獲取、識別和分析水體，土壤以及農作物的反射電磁波譜來監測洪澇災害水體面積和水體深度，實現對洪澇災害的實時監測。

目前，常用的識別分析反射電磁波譜的方法有歸一化植被指數法、閾值法和譜間關系法。利用遙感技術能夠準確地監測到洪澇災害發生前地面圖像和洪澇災害發生后實時的水體面積圖像，對比分離前后圖像能夠準確地掌握洪澇災害的發生范圍，經過對遙感監測數據進行深度分析可以獲取洪澇災害的水體深度數據。利用遙感技術監測到的洪澇災害數據信息，還可以幫助人們及時掌握和評估洪澇災害對農業的影響程度，為制訂抗災救災方案提供第一手的寶貴資料。

3.3 在病蟲害監測中的應用

傳統的農業病蟲害監測主要采用人眼識別的方式，監測效率低、局限性大、人力成本高，無法大范圍監測病蟲。發生病蟲害后，農作物的長勢會受到影響，外觀形態也會發生變化，如葉子會由綠轉黃，葉片也會變得稀疏。遙感技術監測農業病蟲害就是通過監測農作物的外觀形態變化來判斷和識別病蟲災害。目前，常用的監測病蟲害的遙感技術是光譜參數法，通過采集綠光波段反射峰向紅外光波段反射峰的變化數據來判斷農作物是否發生病蟲害及病蟲害發生的范圍和程度。農作物發生病蟲害后，其在可見光波段光譜反射率比正常農作物高。在接近紅外光波段，其光譜反射率比正常農作物低，反射光譜陡坡效應會變得很微弱甚至消失[5]。目前，光譜參數法在農業病蟲害監測中具有良好的監測效果，可及時發現病蟲害及評估病蟲害侵害范圍，為農業病蟲害防治提供科學指導。

3.4 在凍害監測中的應用

凍害主要發生在我國北方地區。農作物的正常生長需要適宜的氣溫環境，發生凍害后，環境氣溫驟降，給農作物的正常生長帶來不利影響，甚至會導致農作物大片死亡，造成農作物減產甚至絕收。遙感技術利用光學傳感器采集地面農作物的植被指數，然后通過歸一化植被指數法計算時間順序，根據時間變化反演監測地區的地面氣溫變化情況，同時采集和分析凍害發生期間地面的遙感圖像，實現對凍害的實時監測。遙感技術能夠準確高效地判斷出監測區域是否出現了農業凍害及凍害發生的范圍和程度，以便農業人員及時掌握凍害影響程度并采取補救措施。

3.5 在風雹災害監測中的應用

風雹災害是強對流天氣造成的，通常會伴有大風、臺風和冰雹等自然現象，具有突發性、持續時間短、危害大等特點。風雹災害通常會導致農作物倒伏或折斷，甚至會大面積死亡，造成農作物產量或品質下降。風雹災害具有自身的特殊性，目前只能利用遙感技術對風雹災害進行預警、評估風雹災害發生后的危害程度，無法早期判斷和識別風雹災害。發生風雹災害后，農作物的植被指數會下降，遙感技術監測風雹災害是通過光學傳感器采集農作物光譜反射率來獲取農作物的植被指數信息，再利用歸一化植被指數法分析計算出風雹災害前后農作物的遙感圖像，對比分析前后遙感圖像，得到風雹災害的空間分布面積和對農作物造成的破壞程度。

3.6 在雪災監測中的應用

雪災也是我國北方地區常見的農業災害，在冬小麥種植地區，嚴重的雪災會影響冬小麥的返青，甚至造成冬小麥凍死，導致冬小麥的產量和質量下降;在農牧區，嚴重的雪災會造成植被被大雪覆蓋，導致牛羊飼料緊缺甚至斷食，給牧民造成經濟損失。目前，利用遙感技術可以全面監測雪災發生地區的地面圖像和信息，明確雪災覆蓋面積和雪層厚度信息，通過分析相關數據信息，可以為開展雪災救援工作提供指導。

4 結束語

遙感技術在農業災害監測方面具有監測范圍大、適用性強、監測效率高、監測數據信息量大、監測數據實時性強、監測數據精確等優勢。在農業領域，遙感技術還能深入挖掘農業關鍵信息，為發展智慧農業作出決策提供有力的支持依據。在病蟲害、旱災、霜凍、冰雹、洪澇等農業災害監測中，遙感技術能第一時間掌握農作物長勢，盡早發現農業災害并進行預警，及時掌握災害發展態勢，為人們積極采取防治措施爭取寶貴的時間，減少農業災害造成的損失。在農業災害防治中，遙感技術能夠為農業災害防治提供科學的指導，有效規避農業災害，提升農業抗風險能力，實現農業又好又快的發展。

參考文獻

[1] 趙兵杰，李陽.農業災害監測中遙感技術的應用探討[J].居舍（研究探討）， 2019（6）： 154.

[2] 陳淑敏，張紅艷，曾奧麗，等.遙感技術在農業災害監測中的應用[J].衛星應用， 2020（8）： 19-24.

[3] 尹曉媛，付星基，劉甲明，等.遙感技術在農業災害監測中的應用[J].南方農業，2017，11（20）：110-112.

[4] 常江.遙感技術在農業災害監測中的應用分析[J].現代農業科技，2017（3）：218-219.

[5] 岳軍紅，程曦，范雙江.遙感技術在農業災害監測中的應用分析[J].農村實用技術，2019（3）：23-24.

責任編輯：黃艷飛

Popular Science Research of Remote Sensing Technol-ogy in Agricultural Disaster Monitoring

WANG Hong-lei （Institute of Agricu-ltural Remote Sensing and Information， Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Harbin， Heilongjiang 150000）

Abstract Remote sensing technology has been effectively applied in many fields in China and achieved remarkable achievements. The application of remote sensing technology in agricultural disaster monitoring can promote the healthy development of agriculture and achieve the goal of modern agriculture and intelligent agriculture. This paper introduces the application of remote sensing technology in agricultural disaster monitoring and improves the understanding of remote sensing technology for agricultural disaster prevention and control personnel.

Key words Agricultural disasters; Monitoring; Remote sensing technology; Application