農業遙感監測技術在農業種植領域中的應用研究

隨著我國各項科學技術的快速發展，遙感技術的應用得到了更為廣泛的利用，農業遙感技術不僅是節約資源，還可以在應用中有效收集農業資源及農業生產信息，進行全方位的精準分析、定位、定量，指導將其進行科學合理的應用。文章介紹了農業遙感技術在農業資源調查、產量調查、病蟲害、災情監測預警等領域起到的重要作用，以期為我國農業政策方針的決策者提供可靠的參考依據。

遙感技術在我國的各行各業均有所應用，在農業中使用遙感技術，對于節約勞動力，精準確定管理模式，將起到積極作用，在資源管理過程中應用遙感技術，對于提高農業資源管理水平有積極的幫助，對遙感技術在農業種植的經濟效益中也發揮巨大的作用。

一、典型農業遙感技術介紹

農業生產在一定程度上具有不可預測性，其中受自然環境、氣象災害、地質災害以及種植管理欠缺等因素的影響，農業生產雖存在諸多變量，但也不是無規律可循的，面對不確定性帶來的挑戰，我們其實可以通過農業監測來達到管控和預警的目的。

1、農業遙感技術的定義

農業遙感技術是一種利用航空或衛星遙感數據，結合地理信息系統（GIS）和全球定位系統（GPS）等技術手段，對農田進行遠程監測和分析的方法。通過收集和分析農田的光譜、溫度、濕度等信息，可以獲得植物生長狀況、土壤濕度、病蟲害和營養狀況等關鍵參數。這些數據可以為農民提供準確的農田管理指導，幫助他們決定最佳的灌溉、施肥、病蟲害防治等措施，從而提高農業生產的效率和質量。農業遙感技術具有無損、高效、定量、遠程等優點，已經在全球范圍內得到廣泛應用。隨著技術的進一步發展和成本的降低，農業遙感技術將在農業領域發揮越來越重要的作用，并為農業的可持續發展提供強有力的支持。

農業遙感技術在農業生產實際應用方面已經取得了顯著成果。舉例來說，有些地方利用無人機和衛星圖像進行農田監測，借助遙感技術評估農田的植被覆蓋、水分需求和土壤養分狀況，以優化灌溉和施肥管理。同樣，有些地方利用遙感技術監測農田環境，通過分析圖像數據，農民能夠評估水分情況、土壤質量和植被狀況，以更好地管理和保護農田環境。此外，還有小農戶也開始應用遙感技術，使用無人機或衛星圖像評估農田的植被指數、作物狀況和土地利用類型，以實現精確的灌溉和施肥。這些案例僅僅是農業遙感技術應用的一部分，而在全球范圍內，許多地方都采用這一技術來提高農業生產效率和資源管理。具體的應用情況因地區、農場規模和作物類型而有所不同。

2、重視農業種植監測的原因

①面對充滿變數的市場以及監測手段的欠缺，農戶對市場行情以及作物種植信息的把握程度不夠，導致他們不能及時根據外部變化來轉變自己的生產方式，也不能在作物存在種植問題的時候，及時發現并采取應對措施；

②農業監管部門為了更好地對農業生產進行監管，需要大量、及時、準確的數據作為決策參考信息，如果存在信息的滯后或是不準確的問題，不僅使得監管部門無法科學指導農戶生產，也會因此造成農業產業鏈存在漏洞，導致供求失衡，帶來經濟損失。

隨著智慧農業的發展和經營水平的提升，我國農業信息監測有了很大的突破。在智慧農業的探索中，遙感技術的運用非常普遍，它能高效獲取作物長勢、種植面積、田間病蟲害等信息，為完善農業大數據奠定基石。

二、農業遙感技術在農業生產中發揮的作用

1、熱紅外遙感

熱紅外遙感是利用熱輻射特性對地球表面進行觀測和監測的一種遙感技術。它通過測量和記錄地表物體發出的紅外輻射，獲取地表物體的熱信息，從而實現對地表溫度、地表布局、熱輻射突變等信息的獲取與分析。熱紅外遙感技術的基礎是地表物體的紅外輻射特性。地表物體在熱輻射中呈現出不同的特征，具有可見光不具備的信息。利用熱紅外遙感技術可以獲取地表物體的溫度信息，通過分析地表溫度變化，可以判斷地表物體的性質、狀況、活動等。熱紅外遙感主要通過紅外傳感器獲取地球表面的熱輻射信號。紅外傳感器能夠感測到地表物體發出的紅外輻射，然后將信號轉換成數字或者模擬信號，傳輸給遙感數據處理系統進行進一步分析。熱紅外遙感技術的應用非常廣泛。在環境監測方面，可以用于監測地表溫度變化、水資源的熱變化、火災監測等；在城市規劃和建筑設計中，可以利用熱紅外遙感技術分析建筑物的熱損失情況、熱島效應等。

在農業領域，熱紅外遙感技術可以用于監測和管理農作物的生長狀況、農田的土壤濕度等。下面是熱紅外遙感在農業方面的應用詳述：

①植被健康監測：熱紅外遙感可以幫助農業工作者監測農作物的生長狀況和健康狀況。通過測量植物的紅外輻射，可以獲得植物的表面溫度和熱輻射特征。這些數據可以用來評估植物的健康水平和生長狀況，幫助農民了解農作物是否受到病蟲害、干旱、氣溫等因素的影響，采取相應的措施，從而實現精準的農業管理。這有助于減少資源浪費、提高產量和質量。

②土壤濕度監測：熱紅外遙感可以用于監測和評估農田土壤的濕度。濕度是影響農作物生長和產量的重要因素之一。通過測量地表的熱輻射，可以推測土壤的濕度情況。熱紅外遙感技術可以提供高時空分辨率的土壤濕度分布圖，幫助農民合理安排灌溉和施肥等農事活動，提高農田的水資源利用效率。

③農作物生長監測：熱紅外遙感技術可以監測和評估農作物的生長狀況。農作物的生長受到溫度、濕度、陽光等因素的影響，這些因素可以通過測量農田地表的熱輻射來了解。熱紅外遙感可以獲取不同階段農作物的熱特征，幫助農民了解農作物的發育情況、生長速率等，從而合理調整農事活動，提高農作物的產量和質量。

④病蟲害預警：熱紅外遙感技術可以用于早期發現和預警農作物的病蟲害。這項技術可以在農作物生長過程中快速檢測到作物病害、雜草和有害昆蟲的存在。有助于及早采取措施，有效控制病蟲害的傳播和損失。不同病蟲害對農作物的影響會導致不同的熱輻射變化。通過測量農田地表的熱輻射，可以檢測到植物受病蟲害影響的特征，從而及時發現和防治病蟲害，減少農作物損失。

2、雷達遙感技術

雷達遙感技術是一種利用雷達系統傳輸和接收電磁波來獲取物體特征和信息的遙感技術。雷達遙感技術的工作原理是利用雷達發射器向目標物體發射微波信號（通常是10-100cm波長），然后接收器接收被目標物體散射回來的信號。通過測量信號的時間延遲、幅度和相位變化，可以推斷目標物體的位置、形狀、結構和其他特征。雷達遙感技術的主要優勢在于相比其他遙感技術如光學遙感，其無視天氣和光照條件，能夠穿透云層和霧霾。無受光照條件的限制，可以實現全天候、全天時的觀測。其次，雷達擁有很高的分辨率與極大的覆蓋范圍，它可以同時獲取大面積地區的數據，提供的高分辨率數據可以有效地觀測地表或者大氣中的小尺度目標。雷達遙感技術的最顯著特點是能夠獲取目標物體的高度和形狀等三維信息。

雖然雷達起初主要應用于軍事領域，但如今廣泛應用于多個行業領域，包括農業、氣象、地質勘察、環境監測等。雷達遙感技術在農業生產中的應用非常廣泛，可以用于監測土地利用變化、農田水分監測、作物生長監測以及地形和水體監測等。以下是這些應用的詳細介紹：

①地表變化監測：雷達遙感可以用于監測土地利用的變化情況，包括土地覆蓋類型的變化和土地利用方式的變化。通過獲取不同時間點的雷達圖像數據，可以對農地的變化進行分析和比較。例如，可以檢測農田的變化是否由于城市的擴張導致，或者是否由于農民的耕作方式改變引起。

②農田水分監測：雷達遙感可以通過測量土壤的微波反射率來估計土壤水分的含量。通過監測土壤的水分狀況，農民可以制定精確的灌溉計劃，避免水分過量或不足的問題。如果土壤水分過高，農民可以調整灌溉水量，以減少浪費并避免病蟲害。

③檢測葉面積指數：葉面積指數是衡量植物葉面積密度的指標，它可以幫助農業生產中的農民和農業科學家評估植物生長和健康狀況，優化農作物管理和增加產量。通過監測作物的生長情況和植被指數等參數，雷達遙感可以評估作物的健康狀況和產量。例如，通過測量作物的葉面積指數，可以了解作物的葉片覆蓋情況和光合效率。這對于預測作物產量、制定農藥施用計劃和識別病蟲害等都非常重要。

3、衛星圖像分析

衛星圖像分析在農業生產中具有廣泛的應用。通過獲取和分析高空間分辨率的衛星圖像，可以實時監測農田土地利用情況、作物生長狀態和農作物的健康狀況。這種技術為農民和農業部門提供了精確而實用的農業管理信息。衛星圖像分析還可以幫助農民對農田進行土壤含水量監測，以確保適度灌溉，并支持決策制定。衛星圖像還能提供準確的病蟲害監測，幫助農民及時采取防控措施，降低農作物損失。此外，衛星圖像分析還可用于農田的土壤質量和養分評估，幫助農民合理施肥和優化農田的土壤管理。

衛星圖像分析還能進行作物產量估計，通過監測農田中的作物覆蓋面積和生長情況，可以對作物產量進行精確預測。這有助于農民進行種植管理、市場需求預測和農產品供應鏈的優化?？偠灾?，衛星圖像分析在農業生產中的應用不僅能提供農業管理決策所需的數據和信息，還可以促進農業生產的可持續性、效率和質量。

4、UAV（無人機）遙感

無人機遙感在農業中的應用具有高效性、高分辨率和高時效性等優勢，可以為農業生產提供精確的圖像和數據支持，幫助農民提高生產效率、優化資源利用和實現可持續發展。無人機搭載的遙感設備也十分多樣化，可以通過搭載不同的功能模塊來達到不同的檢測目的：

①航空攝像機：無人機搭載的航空攝影機可以獲取高分辨率的航拍圖像，用于農田的土地利用監測和評估。通過獲取農田的高分辨率影像，農民和農業部門可以更準確地判斷土地的類型和利用情況，優化土地利用規劃，提高農產品的產量和質量。

②多光譜相機：無人機還可以搭載多光譜相機，對農田進行植被監測和病蟲害識別。多光譜相機能夠捕捉到不同波段的光譜信息，通過對作物的光譜反射率進行分析，可以判斷作物的健康狀況和生長情況。此外，結合人工智能和圖像處理算法，無人機還可以監測和識別農田中的病蟲害，幫助農民采取及時的防治措施，減少農作物的損失。

③熱紅外相機：熱紅外相機用于農田的熱區域監測。熱紅外相機能夠捕捉到物體發出的紅外輻射熱像，并通過溫度差異識別出農田中的植物疾病、土壤濕度差異等問題。通過熱紅外監測可以幫助農民及時發現農田中的異常情況并采取相應的措施。

除了提到的航空攝影機、多光譜相機和熱紅外相機，無人機還可以搭載其他設備來實現更多功能。比如：無人機可以搭載氣象傳感器，用于測量氣溫、濕度、大氣壓力等氣象參數，幫助農民了解氣象條件，優化農作物的種植和生長；搭載探測設備可以探測土壤和水資源的變化情況，幫助農民精確測量土壤的濕度分布，優化灌溉策略，提高水資源利用效率，或者是測量土壤的質地、有機質含量、養分含量等指標，幫助農民了解土壤的肥力狀況，進行精準施肥和土壤改良；無人機還能夠搭載植保噴霧裝置，用于農田的植物保護。利用精準的位置控制和飛行軌跡規劃，無人機可以在農田中精確噴灑農藥和化肥，減少藥劑的浪費和環境污染。這些不同的設備可以根據農民或農業部門的需求進行選擇和搭載，實現更多種類的農業應用和服務。

三、遙感技術在農業領域的應用前景

遙感技術在農業生產中的應用范圍不斷擴大，借助該技術能夠對農業生產中的各項重要指標進行全面精準的掌握。在農作物種植過程中依托所監測到的結果，制定可持續利用方案，不僅能夠使得土地資源合理利用，同時還可以進一步提高農作物的產量與質量。未來遙感技術在農業生產中的應用前景主要體現在以下方面：一是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重要方向。隨著遙感技術的應用范圍不斷拓寬，如在農作物種植時制定了干旱模型，但是這種模型相對單一，未來還應當積極制定全方位的遙感信息模型，助力農作物的健康生長。二是積極發展微波遙感技術。微波遙感技術的特征體現在穿透性、全天侯等方面。微波遙感技術能夠對惡劣天氣對云霧區、冰雪覆蓋區等地方等農作物進行全面監測，獲悉農作物等生長狀況，然后對生產模式進行優化。三是綜合利用遙感技術進行病蟲害防治。農作物感染病蟲害之后，葉片結構會發生變化，借助專業化的遙感技術可以感知這種變化，分析農作物的受害情況，然后制定科學合理的病蟲害防治方案，降低防治成本，提高農作物產量和質量。

總之，農業遙感監測技術是一種通過衛星、飛機、無人機等遙感平臺獲取農田信息的技術。它利用不同光譜波段的圖像分析農田特征，如植被生長狀況、土壤濕度、作物病蟲害等。該技術在農業生產中被廣泛應用，幫助農民監測植物健康、指導施肥灌溉、早期預警病蟲害以及評估土壤質量和水資源利用情況。然而，盡管具有重要應用價值，該技術在精度和可靠性方面仍然面臨挑戰，并需解決數據獲取、處理和分析等問題。農業是國民經濟的基礎，農業生產和氣象條件有著非常密切的關系，特別是北方地區旱澇、風暴等氣象災害對農業生產影響很嚴重，同時農村又是遭受氣象災害最為嚴重的地區。加快發展現代農業，建設社會主義新農村，保障糧食生產，氣象服務在其中具有重要作用。同時，還必須重視合理利用氣候資源，強化氣象科技的支撐，面對新農村建設的需求，必須完善農業氣象服務體系和農村氣象災害防御體系，大力發展農村公共氣象服務，充分發揮氣象在防災減災、應對氣侯變化和利用氣候資源中的作用，有效防御氣象災害，確保農業增產、農民增收。

（作者單位：454850 河南省焦作市溫縣農業農村局）