技术论文全俄农业气象研究所简况及遥感在农业上的应用

1、技术论文|全俄农业气象研究所简况及遥感在农业上的应用    按照中俄气象科技合作计划, 笔者于1995 年910 月访问了全俄农业气象研究所。其间, 彼此交流和共同工作的内容是气象卫星信息的应用, 重点是农作物生长状况监测和产量估测。鉴于苏联解体以后, 我国对俄罗斯农业气象研究情况及遥感技术应用, 尤其是遥感技术在农业上的应用情况报道不多, 笔者把了解到的一些情况作一简要介绍,以飨读者。) M) f8 E6 V+ N& Z) K    1全俄农业气象研究所近况! W* L0 m6 '# l5 L: e: K 

2、   1. 1研究所概况隶属于俄罗斯联邦水文气象和环境监测服务局的全俄农业气象研究所 , 1977 年7 月25 日成立, 其前身是全苏实验气象研究所的农业气象处。现任所长是从事遥感应用研究的。该所现有工作人员170人左右( 不足苏联解体以前该所工作人员总数的三分之二) , 其中博士5 人、副博士40人。研究所下设研究室8 个, 分别为数学模拟和气候变化对农业影响室、农作物越冬和植保技术农业气象保障室、农业气候与农业气信息自动化加工室、遥感资料农业气象应用室、农业气象地面观测室、农业气象预报室、畜牧气象研究室和航空遥感实验室。, x4 A  o+ R &

3、#160;Z9 0 l/ Z. K1. 2研究所的主要任务/ v8 2 R/ Z2 q3 P8 6 B    1. 2. 1科研和实验设计任务6 k' g! x6 s/ P7 v5 i    ( 1) 农业气象条件对农作物生长、发育、产量形成及对畜牧产品和北部养鹿业影响的理论研究。8 m8 K. 4 3 b- D2 V- |    ( 2) 农业生产的农业气象保障方法的研究。包括农作物、牧草产量和总收获量的气象预报方法; 在农业气象情报采集、加工自动化系统支持下, 农作物种植的农业气象依据的研究和霜冻预防方法和技术手段的研究。

4、+ N8 P% 5 2 R/ % P* Y    ( 3) 研究合理利用农业气候资源及其评价方法; 建立规范化的农业气象咨询数据库。1 n7 A: z* g& v2 c  I9 R9 E4 z4 H  K    ( 4) 为保证农业稳定发展, 研究气候变化、温室气体浓度和全球自然环境特征对农业生态系统生产力的影响及其预测方法。+ i: b& ! A0 5 e5 y    ( 5) 研究建立综合农业气象观测子系统的方法, 包括优化地面和遥测观测网, 研究现代化技术装备和自动化观测方

5、法。* K% j2 p$ I4 W" _/ k, n    ( 6) 研究用于解决农业气象和农业问题的卫星和地面信息资料的加工、解译技术和方法。( G( 0 ! x* m% H7 Z! b. z" U' d    ( 7) 在新的经营管理条件下, 评价和预测农业气象信息的需求, 以促进农业气象服务系统更有成效的工作。# V* B" D( Z; R) ' G8 _. U    ( 8) 负责科研的协调工作和全俄农业气象研究所职能范围内的科学指导工作。- 9 k' i' Q.

6、k' J& 3 _    ( 9) 负责对地方水文气象局农业气象站网的科学技术指导, 研制新的和完善现有的农业气象观测设备、仪器及技术, 编写规范和指南, 审查和引进应用新技术。2 J4 7 y3 b, v4 7 s6 c+ '    1. 2. 2业务服务任务. f2 o6 b$   U. L: Z3 '2 H& d&     ( 1) 检查农业气象和农业水文业务以及地方水文气象局的工作; 组织研讨班、见习培训班等, 提高站网工作人员的技能; 引进和普及先进经验。6

7、 V, H& - K' C# G7 1 G    ( 2) 对俄罗斯联邦水文气象和环境监测服务局系统研制的和目前应用的农业气象测量仪器, 及其使用规范和方法指南, 执行基准计量职责。9 C- '/ i; z5 L; Y3     ( 3) 负责专著、全俄农业气象研究所文集、科研方向指南及有关方法的参考资料的出版工作。+ H' Y# B* 1 A1 E  U    1. 3取得的主要成果/ U* 7 D- K; p3 w" 7 J9 f, H    ( 1

8、) 研制了不同地域范围、不同时效( 61 个月) 的主要农作物单产和总产的预报方法及生长状况的综合评价方法。研制了微机系统的动力、动力—统计、天气—产量统计等模型的预报方法。) B" Z  l( a+ '- x/ J    ( 2) 研制了到2000 年的气候变化评价方法, 及研究了气候变化对农业产量的影响。  d) x7 c' w/ X  F* U7 v%     ( 3) 研制了利用不同分辨率卫星资料, 评价、预测农作物、牧草

9、生长状况与产量的业务和加工处理技术。研制了利用航空遥感评价农作物生长状况和确定土壤湿度的方法。5 ) P, l* Z* R) D    ( 4) 完成了侧重于农作物合理布局的俄罗斯农业气候区划。& 2 r; u& S3 Y/ y- U. ) K(     ( 5) 研究了从天气影响角度出发的主要农作物病虫害发展评估和预报方法。- D/ a( L: P- c" - b! X    ( 6) 研制了农业气象观测技术方法, 为不同仪表( 温度计、湿度计、光度计) 研制了微机处理、检测的信息—建议

10、自动化综合系统。9 e2 2 '0 Q4 8 Z; 8 U    2俄水文气象系统遥感技术的应用情况, g2 T5 |; a4 r8 j    2. 1航空遥感应用5 g" Z9 c! a7 d" C    俄水文气象系统开展航空遥感应用研究早于卫星遥感应用研究。60 年代中期, 当全俄农业气象研究所尚是全苏实验气象研究所的一个研究室时, 就开始了航空遥感的应用研究, 随后不少研究成果转入业务服务。航空遥感的研究和业务工作一般是根据水文气象局的需求进行, 经费由俄水文气象局支付。目前, 主要的研究和业务服务

11、工作有3 个方面:# M/ Z* 7 V+ 3 ?* n    ( 1) 技术鉴定对俄水文气象系统新研制的一些遥感应用技术与方法进行试验和考查, 鉴定其能否在业务中应用。" M7 o& 7 C+ ( i% ; Y! w    ( 2) 伽玛测量用机载( 过去用现用直升飞机) 伽玛照相方法测定大范围土壤湿度和积雪深度, 并作出土壤湿度和雪水流量预测。  H8 n4 P" M% o/ v0 O% K0 k    ( 3) 光谱测量用机载光谱仪定期或不定期开展地物光谱测量, 并同步进行地面光谱

12、测量, 根据测试资料可作出牧场植被密度预测, 冬、春季谷类作物生长状况评价, 绿色生物量和产量预测等。) q6 L+ _( 3 T    2. 2卫星遥感应用1 V" e# p' |$ m3 " w0 y    全俄农业气象研究所卫星遥感的应用研究大约始于70 年代初期, 当时应用的卫星资料主要是从卫星上获取的可见光摄影图象。随着原苏联遥感技术的发展, 又陆续应用了红外宇宙摄影资料。自90 年代开始, 除将国产极轨气象卫星多光谱资料应用于作物生长状况监测外, 也开始将美国第3 代极轨气象$ # o$ 8 r$ R4 ! T)

13、C' |) y2 0 X卫星资料( NOAA/ AVHRR) 用于研究和业务工作。该所成功地研究了利用不同分辨率卫星资料评价和预测农作物、牧草生长状况和产量的业务技术。需要指出的是, 在70 年代中期和80 年代初期, 该所开展的大量地物光谱观测试验, 获得了大量该国主要农作物( 冬小麦、玉米、苜蓿、豌豆) 、草场、土壤等的光谱资料和分析结果, 为以后的卫星遥感在农业上的应用提供了理论依据。目前该所卫星遥感在农业上应用的研究和业务服务工作仍主要围绕农作物和牧草生长状况评价和产量预测。研究工作的重点除$ z8 D% |/ C; x4 R& U1 S( S继续放在研究不同空间分辨率

14、和光谱分辨率卫星资料的综合分析技术上外, 也研究常规农业气象观测对卫星资料的校准和卫星资料对缺测地区农业气象资料的补充, 以及遥感资料在作物生长动力模式中的应用等技术。例如, 如何用卫星资料校正模式中的一些参量, 如何将动力模式简化使之适合于业务上的应用等。目前主要的业务服务工作仍是应用卫星遥感资料, 对俄罗斯欧洲部分领土南部的越冬作物春秋季生长状况、春播作物和牧草的生长状况作出评价和产量预测, 以及对干旱的监测和评价等。全俄农业气象研究所定期将评价与预测结果传送到俄水文气象局下属的俄水文气象中心,并统一用公报形式发布和提供服务。此外, 该所将处理后的图象资料用电子邮件传送给州( 相当于我国的

15、省) 水文气象局使用, 还将遥感测算的种植面积资料提供给农业气象预报制作部门参考使用。全俄农业气象研究所研究与业务服务应用的卫星资料, 主要是由奥布宁斯科卫星资料接收和处理中心接收的俄MET EOP 卫星系列和美国NOAA 卫星系列的资料。卫星资料处理、加工和业务服务的应用软件, 基本上是根据需要自己研制的, 一些基础软件如DOS6. 0、WINDOWS3. 1 均已俄化。3 i: E# + s* g2 e9 L    2. 3卫星资料  l4 , c4 J" A3 w    俄罗斯联邦水文气象和环境监测服务局系统负责卫星资

16、料管理的机构, 有“行星”科研生产联合体“英译NPO“PLANETA”,也译为RPA Planeta) 和全俄水文气象情报研究所 —世界资料中心 。“行星”科研生产联合体是俄国空间对地球遥感的领导机关, 它负责计划俄国内业务性空间系统􀀁􀀂 !􀀁 -01& D' c' 2 P' A6 S( RESURS-01 ) 、 ( MET

17、EOR-03) 、 ( OKEAN-01) 等卫星的探测, 卫星资料的接收、处理、分发、归档及更新。它还接受对地球表面任意区域和世界海洋的实时调查任务, 实现资料的业务性传递,承担对数据库资料的检索和提供任务。“行星”科研生产联合体掌管的主要是自然资源遥感和海洋遥感信息。隶属“行星”科研生产联合体的还有一商业性机构, 其主要任务是承办卫星资料的加工和制图业务, 以及出售自己研制的软件和负责培训等。全俄水文气象情报研究所—世界资料中心主要负责管理卫星气象资料。卫星气象资料是该所综合数据库的一个部分。其掌握的卫星气象资料有自1965 年接收的METEOR卫星系列资料, 1980 年以后的NOAA 卫星资料, 1986 年以后的MET EOSAT 和GOES 资料, 以及1987 年以后的GMS 资料。俄1994 年发射的, 位于76°E 的静止卫星的资料转入正规接收后, 也将由该所管理。目前, 俄罗斯卫星地面接收站有3 个, 分别位于莫斯科郊区的奥布宁斯克市、俄中部地区的新西伯利亚和东部地区的哈巴罗夫斯克( 伯力) 。哈巴罗夫斯克地面站可接收中国幅影像。目前, 只有奥布宁克卫星资料接收和处理中心接收美国的NOAA 卫星资料。6 H; w2 '2 m