农业信息化导论精准农业与3s技术1

1、第六章 精准农业与3S技术农业信息化导论第六章 精准农业与3S技术 请同学们自学本节内容！ 一、精准农业 其根本涵义是根据作物生长的土壤性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理，调动土壤生产力，以最少的或最节省的投入到达同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益。农业信息化导论第六章 精准农业与3S技术 二、农业遥感技术 农业遥感系指利用遥感技术进行农业资源调查，土地利用现状分析，农业病虫害监测，农作物估产等农业应用的综合技术，可通过遥感集市云平

2、台获取农作物影像数据，包括其农作物生长情况、预报预测农作物病虫害。 遥感(RS)是从远处探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，揭示出目标物的特征性质及其变化的综合性探测技术。遥感技术作为现代信息技术的前沿技术，能够快速准确的获取地面信息，结合地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)等其他现代高新技术，可以实现信息收集和分析的定时、定量、定位，客观性强，不受人为干扰，方便决策。引 言引 言 农业遥感技术作为空间科学、地球科学、信息科学和农学等多种学科的交叉与综合技术，为人类提供了从多位和宏观角度去认识农业的新方法和新手段。因此，在农业开展的新阶段，运用遥感技术开展农作物长

3、势监测与估产、农业灾害监测与评估等工作，将促进农业决策的科学化提升到一个新的水平。主要内容1.遥感技术系统简介 2.遥感在农业领域的应用现状3.遥感在农业方面的开展方向一 遥感技术系统简介农业信息化导论什么是遥感Remote Sensing 遥远的感知，即使用某种遥感器，不直接接触被研究的目标，感测目标的特征信息，经过传输、处理，从中提取人们感兴趣的信息。遥感对地观测平台 地面航空航天 航宇 汽车飞机 卫星 飞船遥感信息的特点Spatial：探测范围广，空间分辨率高Spectral：光谱分辨率高Temporal：重复观测遥感技术开展趋势空间分辨率更高：如星载的IKNOS和Quick Bird传

4、感器光谱分辨率更高：高光谱Hyperspectral技术可以到达nm级光谱分辨率，如国产机载OMIS和PHI传感器多角度遥感：接收地物不同角度的反射信息，对植被定量遥感精度的提高尤为重要，如星载的MISR传感器一 遥感技术系统简介一 遥感技术系统简介 全国耕地面积现在究竟是多少？可耕地还有多少潜力等，这直接影响到我国农业产量在21世纪能承担多少人口的生活问题和我国每年的农产品进出口方案。遥感对地观测技术，可作为答复这些问题的技术手段，为国家宏观决策提供依据。一 遥感技术系统简介二 遥感在农业领域的应用 农业是遥感应用中最重要和最广泛的领域之一。20世纪20年代航空遥感刚一转入民用，便被用于农业

5、土地调查。尤其是20世纪60年代将多光谱原理应用于遥感后，人们根据各种植物和土壤的光谱反射特性，建立了丰富的地物波谱与遥感图像解译标志，在农业资源调查与动态监测、生物产量估计、农业灾害预报与灾后评估等方面，开展了大量的和成功的应用。理论根底 通常情况下，不同地物的反射率随波长的变 化具有不同的特征，这是该地物的本质特征，是区分不同地物的根本依据。如植被和水体。 同种地物因其内部结构、组成元素的含量、周围环境等的差异，其反射率随着波长的变化也不尽相同。表现形式 地物反射光谱曲线二 遥感在农业领域的应用 典型绿色植物的发射光谱曲线,在蓝光区和红光区各有一个叶绿素吸收带(吸收中心在0. 45m 及0

6、. 65m) ,在近红外区那么呈现高反射。极轨气象卫星NOAA/AVHRR 观测通道的第一波段0. 580. 68m 处在叶绿素的吸收带,第二波段0. 7251. 1m 位于绿色植物的光谱反射区。第一、第二波段的组合,常有效地用于作物长势监测。叶绿素的吸收波段水的吸收典型植被反射光谱曲线二 遥感在农业领域的应用遥感技术在中国农业上的应用 a.遥感技术在农业资源调查上的应用 b.遥感技术在灾情监测与预报上的应用 c.遥感技术在农业环境保护方面的应用 d.遥感技术在农作物估产上的应用二 遥感在农业领域的应用遥感技术在国际上的应用状况 e.遥感卫星在美国农业上的应用 f.遥感技术在以色列农业上的应用

7、 g.遥感技术在德国农业上的应用 二 遥感在农业领域的应用a.遥感技术在农业资源调查上的应用 中国的农业遥感技术起步于20世纪80年代初二十余年取得了大量赶超世界先进水平的理论研究与应用成果。比方作为我国农业遥感应用的代表由中国科学院资源环境局主持的“黄土高原遥感专题研究工程，在林草资源遥感调查、土壤侵蚀定量遥感调查、土地类型遥感综合研究、草场生物量的遥感估算、农业地物光谱特征及其应用根底研究以及黄土区暴雨与下垫面关系的遥感分析等许多方面取得了大量成果为黄土高原的综合治理提供了全方位的技术支持。a.遥感技术在农业资源调查上的应用 武汉测绘科技大学在湖北省利川市利用多光谱影像进行了草场资源调查6

8、个人用半年时间就完成了近百人需要历时3年才能完成的工作量，且吻合率达96，成为遥感技术在农业资源调查上应用的成功范例。我国利用560幅陆地卫星图像仅用两年时间完成了全国15种土地利用类型的分析和量算统计工作提供了全国和分省的土地利用根本数据和有关图件。我国近年完成的“三北防护林遥感综合调查。在包括西北大部、华北北部和东北西北部总面积为128万kin2的“三北造林一期工程的调查中完成了对现有防护林类型、分布、面积和保存率；草地数量、质量和分布；土地资源类型、分布、数量及利用现状的调查。提供了200余幅各类遥感专题系列图，建成了全区资源与环境信息系统为掌握防护林区现状、林区的进一步开展和规划奠定了

9、根底。 对灾情，结合陆地卫星与气象卫星所获得的资料，利用当时的卫星影像与常年卫星影像进行比照，可获得有关洪水泛滥成灾面积和灾情程度的较准确的结果,对旱灾的面积和危害程度的监测预报也通过卫星资料来进行。其他如土壤的侵蚀、沙化，草原的退化以及由某些工程引起的环境恶化等，均可通过卫星和航空遥感来进行监测。我国洪涝灾害遥感调查是在为山区大型工程建设或为大江大河洪涝灾害防治效劳中逐渐开展起来的。湖南省率先利用遥感技术在洞庭湖地区开展了水利工程的地质环境及地质灾害调查工作。有关单位先后在雅砻江二滩电站、红水河龙滩电站、长江三峡工程、黄河龙羊峡电站、金沙江下游落渡、白鹤滩及乌东清电站库区开展了大规模的区域性

10、滑坡、泥石流遥感调查。b.遥感技术在灾情监测与预报上的应用b.遥感技术在灾情监测与预报上的应用c.遥感技术在农业环境保护方面的应用 环境卫星遥感监测是环境管理的重要手段之一。连续监测、定时监测和严格的管理相结合，能准确地反映环境质量状况，能有针对性地加强监督管理。在大气遥感监测方面，我国重点开展了四个方面的工作：一是利用遥感技术监测大气污染源，如辽宁省环保所应用遥感技术对抚顺露天煤矿进行了监测：分析了矿坑上空逆温层的形成与大气污染物扩散的关系搞清了矿坑内产生污染的条件，为露天矿场的污染防治和环境污染预报提供了科学依据：中国环境科学研究院在太原市进行了以大气污染为目标的遥感监测：北京市环境保护科

11、学研究院曾对规划市区的烟囱高度、分布进行了航空遥感分析等这些都为污染防治和环境污染预报提供了科学依据。c.遥感技术在农业环境保护方面的应用 二是通过遥感图像上植物的季相节律变化和遭受污染后的反响差异，以植物对污染的指示性反演大气污染，如确定大气污染的范围、程度和扩散变化，如进行津渤环境遥感试验时曾利用遥感图像上呈现的树冠影像的色调和大小差异，圈定了二氧化硫和酸气、氟化氢等典型污染场。三是以地面采样的分析结果作参照量，与遥感图像进行相关分析，如进行津渤环境遥感试验时，曾采集树木叶片测定其含硫、含氯量以及树皮的pH值，分析二氧化硫、氯气及酸雾的污染。 四是利用飞机携带大气监测仪器在污染地区上空分层

12、采样并进行数据处理分析，如天津、太原曾用该方法监测大气气溶胶、飘尘及二氧化硫的时空分布特征和运移规律。在水污染的监测方面，我国先后对海河、渤海湾、蓟运河、大连湾、长春南湖、于桥水库、珠江、苏南大运河、滇池等大型水体进行了遥感监测；研究了有机污染、油污染及富营养化等；利用水体叶绿素与富营养化间的关系研究了滇池水体污染与富营养化状况：利用卫星遥感资料估算了渤海湾表层水体叶绿素的含量，建立了叶绿素含量与海水光谱反射率之间的相关模式，定量地划分了有机污染区域：利用水体热污染原理先后对湘江、大连湾、海河、闽江、黄浦江等进行了红外遥感监测 c.遥感技术在农业环境保护方面的应用d.遥感技术在农作物估产上的应

13、用 自“六五开始，我国即试用卫星遥感进行农作物产量预报的研究，并在局部地区开展产量估算试验。 “七五期间国家气象局于1987年开展了北方11省市小麦气象卫星综合测产，探索运用周期短、价格低的卫星进行农作物估产的新方法。“八五期间，国家将遥感估产列为攻关课题，由中国科学院主持，联合农业部等40个单位，开展了对小麦、玉米和水稻大面积遥感估产试验研究，建成了大面积“遥感估产试验运行系统并完成了全国范围的遥感估产的局部根底工作。 通过19931996年4年试验运行，分别对四省两市(河北、山东、河南、安徽北部和北京市、天津市)的小麦，湖北、江苏和上海市的水稻；吉林省的玉米种植面积、长势和产量的监测和预报

14、，在指导农业生产及农业决策中发挥了重要作用。特别是解决了一些关键技术问题为进一步开展全国性的卫星遥感估产提供了重要保证。1995年中国科学院、气象局及多家高等院校、研究所致力于遥感估产技术的研究，并在浙江、江西、江苏各省及华北、东北、江汉平原等地区对冬小麦、玉米、水稻、糜子等作物进行遥感估产在遥感信息源选取、作物识别、面积提取、模型构建、系统集成等各个技术环节有了大幅的进步。这些模型汲取了以前模型的优点，模型因子的选择更加合理，可操作性更强，精确程度更高 d.遥感技术在农作物估产上的应用高光谱传感器的应用 开展新的遥感信息模型 综合应用遥感技术防治病虫害 微波遥感技术三遥感在农业方面的展望高光

15、谱传感器的应用 美国目前正在对高光谱传感器进行矿产、油气、环境及农业等4大领域的应用试验。人们希望通过高光谱遥感数据对主要作物生物化学参数的高光谱遥感监测以及设计水稻、棉花和玉米不同播种期处理的试验，获取不同生育期的生物化学和相应的高光谱反射数据，分析和研究这些作物在不同发育期的高光谱反射特征及其与生物化学参数的关系，确定能反映它们生物化学参数的高光谱遥感敏感波段：提取对应不同生物化学参数的高光谱遥感特征参数：摸索不同生物化学参数的高光谱遥感监测方法，建立其估算模型。高光谱和超高光谱传感器的研制和应用将是未来遥感技术开展的重要方向。 开展新的遥感信息模型 遥感信息模型是遥感应用深入开展的关键，

16、应用遥感信息模型，可计算和反演对实际应用非常有价值的农业参数。在过去几年中，尽管人们开展了许多遥感信息模型，如绿度指数模型、作物估产模型、农田蒸散估算模型、土壤水分监测模型、干旱指数模型及温度指数模型等，但远不能满足当前遥感应用的需要，因此开展新的遥感信息模型仍然是当前遥感技术研究的前沿。开展新的遥感信息模型 如收集整理前人大量研究结果，进一步分析明确决定水稻品质的主要生化组分及其与品种和环境条件之间的关系，建立植株叶绿素、氮素及水分等主要环境因子与籽粒蛋白、淀粉特性相关的农学机理和模型，着重研究水稻营养器官碳氮库、碳氮运转效率与籽粒品质指标间的关系；构建水稻品质特征光谱参量识别模型、光谱反演模型和水稻品质光谱数据库，建立基于光谱数据库的多尺度(光谱、空间、时间)、多平台(地面平台、卫星平台)水稻品质遥感信息模拟与评价模型：建立农学模型与遥感模型之间的链接模型，开发出具有预测预报功能的水稻品质光谱和卫星监测信息系统。并以优质高效为目标，建立基于遥感信息的调优栽培体系及预测预报系统。 综合应用遥感技术防治病虫害对全世界的蝗虫主要源地，利用陆地卫星监测滋生状况，利用航空雷达追踪飞蝗路径，利用气象卫星确定风向界面，加以围堵歼灭。综合应用遥感技术防治病虫害，对我国西部经济开发，东部湿地保护，都是大有作为的应用新领域 。微波遥感技术 微波遥感技术是当前国际遥感技术