遙感技術在農業生產過程中的應用淺析

王 萍

(三和數碼測繪地理信息技術有限公司，甘肅 天水 741000)

前言

農業是國民經濟的基礎，農業生產為人類生活和經濟發展提供了最根本的物質條件。在農業生產過程中對農業環境、農業生產資源、農業自然災害等監控可以正確引導農業生產，提高農業整體生產能力，具有重要的經濟效益和社會效益。遙感技術是一門先進的、實用的探測技術，已越來越廣泛地應用在農業、地理、地質、海洋、水文、氣象環境監測、地球資源勘探、軍事偵查等多方面。農業是遙感應用中最重要和最廣泛的領域之一，其能夠對地面中的重要信息進行精準獲取，從而使其在農作物生長以及自然災害防治等方面進行有效應用。我國是農業大國，為了使農業保持健康生長的狀態，需要在農業生產中引入遙感技術，不僅可以監測農作物養分和播種面積，還可以監測農作物的生態環境，從而為農業的健康發展提供重要的支撐。因此，要對農業生產中遙感技術的應用進行重點研究和闡述。

1 遙感技術簡述

1.1 遙感技術的含義

遙感指的是遙遠的感知。遙感技術在應用過程中需要相關探測儀器來輔助，不可以與被監測對象直接接觸。通過遠距離不接觸目標的方式來獲取相應的電磁波形。全面分析該電磁波形特點，這樣不僅可以使遠距離監測分析被測物體得以實現，還可以被測目標的特點和變化。該技術產生于20世紀60年代，該技術是在相關基礎知識的前提下發展起來的，如物理、計算機等知識。最初，其主要在軍事中應用，直到20世紀80年代開始應用于農業生產中。這樣不僅可以使農業生產效率得到明顯提升，還可以使農業災害對農業生產所造成的影響得到大幅度降低，因此可以在農業領域中進行推廣應用[1]。

1.2 遙感技術的特征

遙感技術的特征主要體現在以下幾方面。信息收集范圍具有一定的廣泛性，當遙感技術得到有效應用后，能夠在多樣化遙感平臺的基礎上完成不同高度對地觀測的工作，使信息收集范圍得到一定程度的延伸；獲取速度十分迅速，衛星跟隨地球開展一定周期性運轉，不僅可以對地物信息資料精準獲取，使得原有資料得到有效替換，還可以使地物動態化監測得以實現；獲得信息限制條件相對較少，從世界范圍的角度講，部分地區的氣候具有明顯的惡劣性，人類無法到達其中并順利開展工作，但遙感技術可以在空間就完成監測地面的工作，外界對該技術所產生的限制相對較少；獲取信息方式相對較多，光譜信息中存在出現頻率相對較高的可見光，如紫外線，除了地表信息外，還能夠對具有一定深度的目標對象信息有效探測，同時在具體任務的基礎上對遙感平臺科學選擇，從而對目標物的特征光譜信息進行全面收集[2]。

1.3 遙感分類

1.3.1 按搭載傳感器分類

將搭載傳感器當成標準可以將遙感技術劃分為以下幾種：地面遙感，即在地面平臺上設置相應的傳感器，如車載、船載等；航空遙感，即在航空器中設置相對應的傳感器，如氣球或飛機等航空器；航天遙感，即在航天器中設置相應的傳感器，如人造衛星等。

1.3.2 按探測的工作方式分類

將遙感探測工作方式當成標準可以劃分為2種：主動式遙感，即傳感器主動將固定波長的電磁波發射到被測目標之中，對反射回來的電磁波詳細記錄；被動式遙感，即傳感器并未將電磁波發射到被測目標之中，而是對目標物自身發射電磁波以及反射的太陽輻射全面接收和記錄。

1.3.3 按探測工作波段分類

將探測工作波段當成標準來進行分類，可以劃分成紫外遙感、紅外遙感以及微波遙感等。一般情況下，探測波段范圍在0.3～0.38μm時稱之為紫外遙感，探測波段范圍在1mm～1m時稱之為微波遙感[3]。

2 遙感技術在農業生產過程中的應用

2.1 診斷并監測農作物養分

農作物生產的過程中，所需的養分以氮、磷、鉀為主。當任何元素短缺時，都會對農作物的光合作用產生嚴重的不良影響。利用遙感技術能夠完成對農作物養分的診斷和監測工作，其中使用頻率最高的技術為高光譜遙感技術。當農作物中所包含的氮、磷、鉀等含量出現變化時，農作物生理機構也隨之出現一定的變化，高光譜遙感技術可以全面監測該變化，即光譜發射變化隨生理結構改變而發生改變。有效應用相關的統計回歸法，科學診斷農作物的養分情況。

2.2 動態監測農作物長勢

在動態化監測農作物長勢時，遙感技術的優勢相對明顯。在不同的生長階段，農作物內部結構和外部形態都存在一定差異，這樣在監測農作物時，要有效利用高光譜遙感影像。該影像能夠對不同農作物特征進行全面反映，并有效獲取農作物種植區域、面積等信息。同時能夠全面監測農作物的長勢，以為科學管理農作物提供有效保障，進而在農業生產中發揮指導性作用。除此之外，動態化監測農作物的長勢，可以對病蟲害發生狀況全面監測，從而使病蟲害所產生的影響或損失得到有效降低[4]。

2.3 估算農作物播種面積

在農作物播種面積變化情況得到全面掌握的基礎上，國家對相關的糧食政策進行有效制定。遙感技術由于自身的特征、優點，逐漸被應用于估算農作物播種面積上。在遙感技術的輔助下，可以及時準確地獲取農作物的實際播種面積，該信息資料以數據或分布圖件的形式來呈現，通過對該信息資料全面科學的分析，有效估算農作物的播種面積。除此之外，在農作物播種面積估算工作中引入遙感技術，可以使謊報農作物播種面積的現象得到有效避免。

2.4 監測土壤墑情

土壤墑情指的是土壤中的含水量，當土壤處于不同的含水量狀況下，光譜特征也會出現一定的差異性。土壤水分的遙感監測從可見光-近紅外等波段中開展，使用頻率較高的還是熱紅外遙感等。通過反映土壤含水量相關的參數之間構建對應模型，以此來全面反映土壤中的含水量。土壤水分監測中所能應用的方法相對較多，包含植被指數相關的遙感干旱監測方法，如簡單植被指數等；也包括以紅外為基礎的遙感干旱監測方法，如修正垂直干旱指數法等[5]。

2.5 監測農作物病蟲害

限制農業發展的主要因素之一為農作物病蟲害，從相關資料可知，全世界范圍內每年因病蟲害而損失的糧食占糧食總量的20%左右。由此可知，有效控制病蟲害具有重要的意義。我國農業病蟲害呈現不斷增長趨勢，以往在監測病蟲害時，采用的方式以取樣實地調查和監測為主，在病蟲害防治工作中也具有一定作用。但所消耗的時間和成本比較高，并且取樣范圍也相對有限。這也使得遙感技術被人們所關注，并應用到農作物病蟲害監測中，使病蟲害監測防治的快速、無損等得以有效實現。同時，在該技術基礎上，還能夠有效消除部分病蟲害。

2.6 監測農業災害

自然災害嚴重影響農業生產，將遙感技術運用到農業生產中，可以對自然災害影響的農作物進行有效監測和評估，以明確農作物的損失，進而為抗災措施的有效制定提供基礎保障。當前，遙感技術在干旱、洪澇等多樣化自然災害中都得到有效應用，并在科學分析葉面積指數和葉綠素含量的前提下，對農作物生長狀況進行有效確定。在農業災害監測過程中，使用頻率相對較高的是NOVVA/AVHEE遙感影像。該遙感影像所需成本相對較低，并且分辨率相對較高。病蟲害產生初始階段，在近紅外光譜反射率的基礎上，可以對葉片結構變化進行直觀反映。當葉綠素的質量和數量都未發生變化時，可見光波段的光譜反射率不會出現明顯變化。當病蟲害出現明顯的侵蝕且農作物葉面積指數和葉綠素等參數出現變化時，利用傳感器和相關數據來完成分析，就可以有效獲取不正常的農作物波段。通過這樣的方式對農作物的受害程度進行有效明確，制定相對應的有效治理方案[6]。歸一化植被指數也可以用于分析農作物災害中，當遇到風暴等侵蝕時，農作物會出現明顯的倒伏現象，并且葉片出現明顯受損現象，從而使相關的歸一化植被指數也明顯降低。

2.7 調查土地質量

不同土壤類型之間的色調存在一定的差異性，在遙感技術的作用下，可以有效辨別土地資源開發是否具備合理性。同時有效判斷綠色植物是否處于健康成長狀態，從而使土壤以及植被等細致劃分工作有效完成。土地資源中涵蓋的內容相對較多，如地形、草原等，在遙感技術基礎上，能夠全面有效地采集交通閉塞和面積較大農牧區的土地質量信息，把不同時期的影響進行全面疊加，從而有效判斷區域土地資源變化。利用遙感監測能夠全面顯示水土侵蝕和水土流失等現象，為人們采取有效預防措施提供基礎保障。將遙感技術和常規地面勘測技術進行對比可知，前者不僅可以使消耗時間得到有效縮短，還可以使投入的人力成本明顯降低，從而使經濟效益更加明顯。從相關調查研究資料可知，影響糧食產量的主要因素之一為雜草。雜草不僅需要農民花費大量的時間精力去消除，還嚴重影響土地的質量，對農作物的產量以及品質產生一定的影響。合理運用遙感技術，可以對雜草的空間位置以及密度等情況精準掌握，同時在光譜影像分類技術基礎上，有效區分雜草和農作物，并以2種影像形式來呈現，從而為雜草的有效去除提供重要依據。

2.8 監測農業生態環境

在遙感技術下能夠對土壤鹽堿化面積以及土地鹽堿變化趨勢進行全面監測，同時還可以合理化監測土壤水分以及農作物生態環境，從而在農業種植中發揮正向的引導性作用。如日本在衛星多光譜資料的合理化應用下，對國土變化進行全面監測，從而全面掌握東京灣沿岸侵蝕現象。與此同時，及時采取相應措施改善這種現象，有效降低生態環境對農作物的危害，進而為農業生產經濟效益的提升提供基礎保障。

3 遙感技術在農業生產中的應用前景

由于遙感技術在農業生產中的應用范圍不斷擴大，可以對農業生產中的重要指標全面精準的掌握。在監測結果的基礎上，有效制定可持續利用方案，不僅可以使土地資源合理化利用得以實現，還可以為我國經濟穩定發展提供基礎保障。未來遙感技術在農業生產中的應用前景體現在以下幾方面。

3.1 發展新型遙感信息模型

遙感信息模型是遙感技術未來發展的關鍵所在。雖然我國科技水平不斷升高，且也制定相應干旱指數模型等，但仍然和遙感技術發展要求無法保持一致。因此，要對全新的遙感信息模型進行全面研究構建。

3.2 微波遙感技術

微波遙感技術特征主要體現在穿透性和全天候性等方面。微波遙感技術能夠對惡劣環境的云霧區以及冰雪覆蓋區的農作物進行全面監測。由此可知，未來遙感技術的重點是以微波遙感技術為主。

3.3 綜合利用遙感技術防治病蟲害

農作物感染病蟲害后，葉片結構會發生一定的變化，在近紅外光譜反射率基礎上，可以清晰呈現該變化。但由于葉綠素質量和數量未出現變化，使得可見光波段的光譜反射率不會發生變化，單純利用人眼來觀察就很困難。但紅外遙感技術可以精準的預測和預報該現象，并能夠清晰辨別農作物的受害狀況，以使病蟲害在萌芽中被有效扼殺，從而使農業生產中的損失得到大幅度降低。

4 結束語

我國屬于農業生產大國，在農業生產過程中引入遙感技術，不僅可以有效獲取農業生產過程中的信息，還可以有效應用農業自然環境，從而在農業規劃管理和農業決策等方面發揮重要作用。另外，通過遙感技術可以有效預估農作物的長勢和產量，并有效監測和防治病蟲害以及農業災害，以保證農作物產量，進而為國家糧食政策的制定提供重要支撐。因此，要將農作物生產中遙感技術的應用作為研究重點，對其進行不斷深入的研討，使遙感技術充分體現自身的作用和功能，為農業領域的健康發展奠定基礎保障。