淺析遙感技術在農業生產過程中的應用

馬麗亞木·卡德爾 阿吉爾古麗·卡德爾

（1.新疆維吾爾自治區農業資源區劃和遙感應用中心，新疆 烏魯木齊 830000；2.新疆維吾爾自治區哈密市農業綜合行政執法支隊，新疆 烏魯木齊 839000）

遙感技術就是利用電磁波理論，通過各種傳感器收集并處理遠距離目標輻射及反射的電磁波，成像后探測并識別地面各種景物的綜合技術。將遙感技術應用于農業生產過程中，不僅可提高農業生產效率、緩解資源緊張，還可節約勞動成本，保護生態環境，為發展現代農業、精密農業奠定基礎。

1.遙感技術在農業生產過程中的應用

1.1 診斷并監測農作物養分

在農作物生產過程中，其所需養分主要為氮、磷以及鉀等，缺乏任一元素都會影響農作物的光合利用效率。近年來，我國農業科技研究的一項關鍵內容便是通過遙感技術診斷并監測農作物養分情況，其中高光譜遙感技術應用最為普遍。農作物內氮、磷、鉀等各種原物含量發生轉變可引發農作物生理機構發生變化，高光譜遙感技術就是對這一變化情況監測，隨著生理結構的變化其光譜發射也逐漸轉變，具體是通過多元統計回歸法，和基于特定吸收波段內波普特性參數所進行的作物養分診斷。

1.2 估算農作物播種面積

國家需結合農作物播種面積變化來制定相關糧食政策，遙感技術因其信息收集范圍廣闊、信息精準度較高、時效性良好、成本較低等特點，已逐漸在農作物播種面積估算中得以應用。遙感技術可通過分析并處理相關數據、分布圖件，迅速獲取某農作物實際播種面積。估算農作物播種面積時，遙感技術的應用可避免某些地區對上述數據謊報。上世紀90 年代，中科院便已通過NOAA/AVHRR影響數據實時監測我國重要農作物播種面積，小麥播種地區主要為山東、背景、河南及河北，水稻播種主要集中于江蘇及湖北，玉米則集中于吉林省，上述數據監測準確率以超過85%。

1.3 估算農作物長勢及產量

農作物長勢即其實際生長情況，可影響農作物實際產量及最終品質。農作物長勢監測就是對農作物苗情、具體生長狀況、實際變化情況宏觀監測。不同農作物其發育期及長勢不同，因而光譜反射率差異較大，葉面積與農作物產量線性相關，對上述特征利用即可準確獲取農作物葉面積指數，在此基礎上通過對生長態勢監測以估算產量。另外，也可通過0.75-1.00μm 近紅外波長范圍及0.6-0.7μm可見光波長范圍反射率比值以估算農作物長勢，比值越大農作物長勢越好。

1.4 監測農業災害

自然災害會對農業生產造成較大影響，遙感技術的應用可監測及評估農作物受自然災害的影響面積，在此基礎上明確農作物損失，進而為當地制定針對性的抗災措施并科學指導。截止到當前，在干旱、洪澇及凍害等多種自然災害監測中遙感技術均已得到廣泛應用，可通過葉面積指數及葉綠素含量指標來確定農作物生長狀況。我國主要利用NOVVA/AVHEE 遙感影響監測農業災害，其特點為成本低、時間分辨率高。在植物病蟲害發生初期，通過近紅外光譜反射率可直觀反應葉片結構變化。但若植物葉綠素無質量及數量變化，可見光波段不會出現明顯的光譜反射率變化，僅依靠肉眼也無法準確觀測。若病蟲害侵襲引發農作物葉面積指數及葉綠素含量降低，通過傳感器及數據分析即可獲取異于正常農作物的波段，利用上述原理即可明確農作物受害程度，針對性的制定治理方案。歸一化植被指數是近紅外波段反射值與紅光波段反射值之差及之和的比值，若農作物遭遇風暴侵襲發生倒伏，葉片嚴重受損，歸一化植被指數將下降。通過紅邊參數及植被指數監測病蟲害，在農作物光譜內綠光波段反射峰移動至紅光波段，正常農作物光波段光譜反射率低于受災農作物，但低紅外波段內，受災農作物光譜反射率低于正常，其陡坡效應不明顯甚至消失。

1.5 監測農業氣候

監測農業氣候可為推進農業持續發展奠定基礎，在監測農業氣候時遙感技術的應用意義重大。遙感技術主要通過監測天氣變化情況以掌握農業氣候狀況，提前預防可能出現的復雜氣候，避免農業受到惡劣氣候影響。其中，農業氣候監測最為關鍵的便是干旱監測，除監測降雨量等指標外，還需嚴格監測地表干旱程度。干旱監測可分為以下四種類型：第一為紅外遙感監測法，即監測垂直干旱指標及修正垂直干旱指標；第二為地表溫度遙感干旱監測法，即監測條件溫度指標、歸一化插值溫度指標、表觀熱慣量植被干旱指標等；第三為植被遙感監測法，即監測簡單植被指標、比值植被指標、距平植被指標及歸一化植被指標；第四為植被指數與溫度變化遙感干旱監測法，即監測植被溫度梯形指數、條件植被溫度指數等。通過上述手段實施監測具體干旱情況，針對性的制定對策以實現土壤結構優化，避免農作物生長受到干旱災害的影響。

1.6 監測農業生產環境

遙感技術可用于土壤鹽堿化面積、土壤侵蝕、土壤鹽堿變化趨勢、土壤水分即其他農作物生態環境監測，以指導農業種植。例如，日本通過衛星多光譜資料的應用對國土變化情況進行了監測，明確了東京灣沿岸侵蝕問題并采取了針對性的措施，減少了農作物遭受生態環境的為害，使農業經濟效益得以顯著提升。

1.7 監測農業用水

監測農業用水主要使通過遙感技術對水溫、有機物含量、氮磷含量、懸浮物哈量等水質重要指標監測。我國通過遙感技術監測農業用水主要表現為以下幾個方面：第一，在水體污染原理基礎之上，通過紅外遙感實現了黃浦江、大連灣、湘江等的水質監測；第二，通過遙感技術實現了渤海灣監測，利用衛星傳回數據可獲取渤海灣表層水體內葉綠素具體含量，在此基礎之上對有機污染區域規劃；第三，對水體有計劃污染情況、富營養化情況深入研究，結合富營養化及水體也綠色關系研究了滇池內水體污染狀況及富營養化情況；此外，我國還利用遙感技術對蘇南大運河、長春南湖等水質監測。

2.前景與展望

當前，我國農業正由傳統農業逐漸轉變為現代農業，作為信息技術發展的前沿技術遙感技術在現代農業發展中以意義重大，可監測農業自然災害、農作物病蟲害、農作物長勢及產量等，同時為經濟社會發展規劃及農作物進出口計劃的制定，糧食市場及種植業結構的宏觀調控，企業及農民經營管理水平的提升做出了積極貢獻。在后期，我國農業遙感技術需集中于高光譜遙感及精準農業研究。在農業生產活動中，對高光譜技術、高分辨率技術、雷達技術、3S 技術等加強應用，對基礎農業信息系統運行管理機制不斷完善。在航空遙感方面，可對高空攝影、多波攝影、大像幅攝影等大力發展，以提高廣譜分辨率、節省開支、減少像幅；對低空輕型飛機小面積紅外攝影發展，可及時準確獲取相關信息，具備較高的經濟性特點。