遥感在农业方面的应用

遥感在农业方面的应用

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以农业估产为例遥感（RemoteSensing）即遥远的感知，指在一定距离上，应用探测仪器不直接接触目标物体，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。摄影照相便是一种最常见的遥感,照相机并不接触被摄目标,而是相隔一定的距离,通过镜头把被摄目标的影像记录在底片上,经过化学处理,相片便重现被摄目标的图像。从拍摄目标到再现目标所用的手段,便是一种遥感技术。遥感与其他技术结合，在农业应用中具有科学、快速、及时的特点。这对于充分利用农业资源、指导农业生产、农产品供需平衡等方面有着重要的意义。遥感在农业方面的应用主要是在进行农用土地资源调查、作物估产和气象灾害、作物病虫害的监测、预报等方面。农业已成为遥感技术最大的应用部门之一。土地资源调查

包括对土壤、地形、植被（如森林、草原）、表层地质、气候、水文和地下潜水等各种农业自然要素的调查。如在土壤调查中利用砂质土和粘质土对可见光光谱的反射,前者较强,后者较弱，以及二者因不同的水分状况、有机质含量、盐分含量和表面粗糙度而产生不同的光谱反射等特性，通过对黑白片上不同灰阶的影像灰度和图形特征进行专业解译，就可勾绘出不同的专业图件，如土壤解译图、森林解译图、草原类型解译图等。航空像片由于其直观性和几何精度较好，且影像的光学纠正与精绘技术较成熟，已成为土地资源调查的常规手段。70年代以后，陆地卫星开始运用于中小比例尺的土地资源调查与清查。因价格便宜，取得影像较易，而为不少发展中国家所应用。制图比例尺逐渐扩大到1:50000至1:25000。

灾情监测与预报

主要用于洪涝灾情监测预报。对某些地区的暴雨和可能造成的灾情，可结合应用陆地卫星与气象卫星所获得的资料进行预报。利用当时的卫星影像与常年卫星影像进行对比，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往往更易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，一般也均可通过卫星和航空遥感来进行监测。

作物病虫害监测与预报

作物和树木等绿色植物受病虫危害后，其叶绿素都要受到不同程度的破坏，因而其近红外波段（相当于MSS6，MSS7）的光谱反射受到明显影响，并在红外彩色或假彩色影像上与健康植物的分异十分明显。故可利用低空红外遥感对作物病虫害进行监测及预报。作物估产目前主要应用于：①大面积作物环境监测。如通过NOAA卫星遥感影像的绿度值，了解大面积作物的分布和长势，并根据该作物在某一些地区的生长日历(拔节、开花等)和气象卫星所提供的资料，对某一作物地区可能发生的气象灾害、土壤水分的保证率和流行性病虫害等发生早期警报。②大面积估产。如利用陆地卫星进行某一作物的生态分区，收集每一生态分区内历年该作物的产量以及有关的气象资料建立产量模式，同时进行与卫星同步的高空、低空和地面光谱观测，然后根据卫星影像所提供的信息进行某一作物的产量估测。③较小面积的估产。如在一个县或一个地区范围内，利用陆地卫星影象进行统计分层（即分区），每层根据成数抽样的原则，选取一定数目的在卫星影象和航空像片上都有明显标志的样区，然后利用航空像片在该样区内进行有关作物面积和长势等的调查，以此来推算该层的总面积和总产量。这种方法称为框图面积取样估产，精度可达95～97％。在地块零碎、多种作物混作的地区则精度为75～80％。但卫星影像总的都对宏观农业管理有利。

作物估产是体现遥感在农业方面综合应用的最好例证。自1974年以来，美国、前苏联、阿根廷、中国、日本、印度等国先后进行了不同范围、不同作物的估产工作。美国对世界小麦产量的估产精度已达90%以上，并扩大到对玉米、大豆等八种以上作物的估产。我国于1983—1986年在京津冀进行跨省市的统一网络较大范围冬小麦遥感估产试验，精度也超过90%。遥感估产的基本原理

任何物体都具有吸收和反射不同波长电磁波的特性，这是物体的基本特性。人眼正是利用这一特性，在可见光范围内识别各种物体的，遥感技术也是基于同样的原理，利用搭载在各种遥感平台(地面、气球、飞机、卫星等)上的传感器(照相机、扫描仪等)接收电磁波，根据地面上物体的波谱反射和辐射特性，识别地物的类型和状态。农作陪物估樱产则劝是指恒根据挤生物算学原颜理，历在收特集分撤析各就种农始作物合不同打生育街期不毁同光宪谱特男征的漂基础勇上，斤通过针平台队上的垮传感盆器记射录的兔地表膝信息臣，辨朵别作筛物类常型，井监测隆作物辫长势侄，并雄在作昼物收肝获前晒，预界测作疾物的政产量坐的一妹系列烂方法秀。它内包括滥作物浓识别碗和播脑种面顽积提煮取、栋长势届监测触和产健量预互报两舒项重恒要内土容。农作崭物估鼓产的亲方法农作燥物估蛾产在恢方法绍上可榆分为闯传统环的作篇物估断产和草遥感炭估产蚀两类沫。传统闸的作扔物估极产基趣本上思是农刻学模腥式和董气象撕模式权，采病用人无工区注域调篇查方背法。概它们休把作精物生宰长与返主要户制约乎和影批响产库量的先农学续因子丽或气咐候因鼠子之煎间用腾统计因分析底的方获式建诵立起天关系乔。这摸类模篇式计侮算繁纯杂、乓速度寒慢、奸工作亮量大著、成丸本高圣，某夹些因繁子种底类往浴往难匙以定兽量化骨，不驱易推鼓广应震用。遥感独估产呀则是脖建立阔作物并光谱恋与产树量之勾间联庸系的育一种匪技术,它是美通过怖光谱越来获疏取作醋物的累生长哭信息飘。在柴实际雁工作柳中，馒常常放用绿俯度或葱植被佳指数邪（由政多光曲谱数它据，劫经线糠性或醋非线盾性组亮合构挖成的恒对植悠被有咏一定抄指示生意义隆的各纯种数丝式值）慈作为扛评价搏作物络生长唉状况尽的标余准。架植被栗指数浑中包费括了量作物锦长势剧和面推积两滩方面议的信姜息，道各瞧种估芽产模派式栏，尤役其是英光谱胆模式旨中植键被指逐数是乳一个堂极为票重要徐的参弃数。得根据宴传感哀器从热地物湾中获蔬得的惰光谱冤特征卷进行衬估产飘具有您宏观耕、快赖速、水准确相、动让态的绝优点农作欲物估校产中址所应嗽用的蜂遥感谷资料腰大致无可分理为三深类：一是着气象份卫星牵资料准，主税要为要美国贩第三盖代业趁务极劈燕轨气谊象卫匪星（NO却AA系列幕）装明载的掌甚高魄分辨绘率辐尚射仪犁（AV丛HR殊R）资骗料，胸其资闪料特亲点是挺周期烘短、巡寿覆盖钟面积袜大、肺资料棒易获弃取、馒实时方性强戒、价留格低雀廉，翼空间蚂分辨爹率低刮但时街间分过辨率念较高撞；二粥是陆翻地卫芳星(La朝nd绩sa昏t)资料蜓，应舟用较贝多功板能是贞专题迎制图壤仪(T闹M)资料涂，它庆重复裕周期源长、桨价格末高，嫁但其红空间亦分辨迫率高[5震]；三牢是航幕空遥候感和储地面殖遥感殊资料毕，主盘要用村于光组谱特源征及荒估产砍农学垂机理务的研肉究中衰，其剂中高段光谱岔数据途可提算供连偏续光任谱，小可消兴除一目些外堵部条找件的倦影响滨而成配为遥疏感数均据处巩理、朵地面毁测量凳、光膛谱模共型和苏应用渴的强签有力权的工较具偶。在遥播感估拒产中稳农作毒物面黎积提哑取是衔最重壳要的绍内容势。用扁遥感韵方法炸测算铅一种腹农作饿物的霸种植效面积总主要策有以飞下几岗种方钞法。1）航沾天遥篇感方醉法。膝包括绑卫星除影像透磁带固数字绞图象咽处理康方（蜡一般胶精度工较高仇）和涉绿度--毙-面积炒模式券。2)航空沙遥感址方法辉。可碑进行挥总面云积的罩测量杜、作呈物分印类及多测算哑分类狐面积银。3)遥感驰与统嘉计相泉结合帆的方溜法。猪此方器法是丝式由美用国农电业部纲统计棵局在询原面悄积抽雹样统朝计估倍产的伴基础鹊上发摆展起雨来的,其原扬理是松利用摇遥感院影像辱分层援，再凝实行般统计赠学方温法抽隆样。4)地理茂信息雷系统(G顿IS闹)与遥崖感相爽结合浊方法沈。此底方法靠是在问地理若信息反系统亲的支帽持下巧，利俯用遥孙感信乔息，锁对不滚同农牧作物晒的种洪植面法积进垃行获膝取。植被服可利麻用遥凳感数猛据，渣大多猪数（柔主要丙是无蝇机材协料）挺可见款光谱馅凭借智红色愤和蓝习色的蓬部分解其显做著的醒吸收笑，其唯较高犬的绿争色反铃射率索，特厅别是稍其很陷强烈结的反营射近牢红外春。这是数表面无瓦尔均格拉级绿洲妹地下奋水达脑到在滋撒哈议拉大墓沙漠遥在阿漆尔及客利亚浇南部顶的一暗个集灭中的宇树木饲和植按物：这是舍发生市在得帖克萨蒸斯州老于20唱07年6月时母高达20英寸巩的降醒雨过五程中裂下降哲。最该纤拼图办制成伙的SP影OT图像伐表明跃，大剪多数垃国家和对西亭部两到个三架分之柿二已云在米舱德兰垦盆地滤周围跨绿化希植被妻的响爽应远榴在这表个时暮间比释正常昂的一归年（颂在黑油色的特区域价，是世极端夕）国内杀外遥晴感估岁产的印研究艰进展宗状况国外再遥感冶估产钟研究夹的进具展状清况美国鸭首先逆开了沸农作遣物遥旋感估绩产之存先河滚，美摩国农跪业部序、国雷家海壁洋大毛气管饺理局窄、宇踩航局占和商屑业部嘱合作废制定猪了“贷大面饶积农需作物僚估产姥实验(1毯97戒4～19勒78破)计划胡”，题组织搞实施暮了小凯麦估浅产计床划，悔应用得先后产发射张入轨赔的陆握地卫拔星1～3接收互处理窗出的MS色S图像物，首奥先对浪美国银大平偶原9个小耀麦生传产州叠的面跃积、筛单产么和产茶量做梯出估课算;尔后愈对包引括美脾国本女土、到加拿峰大和究前苏找联部墙分地播区小煌麦面跃积、样单产丸和产案量做灾出估盛算;接着阿是对粥世界沿其它扫地区指小麦捉面积训、总盾产量棉进行娘估算颗。调米查分暴析美梨国、哀原苏解联、夸加拿炊大等磁主要智产粮花国的弃小麦茫播种障面积驰、出火苗状借况和消长势蒸，并欣利用倦气象专卫星片获得风的气锁象要涂素信公息，轮结合挣历年悠统计蹲数据抗进行焰综合恶分析谜，建躬立的流小麦黎估产浊模型脸精度漠高达90眯%以上翻。19饮80～19泽86年，双美国耍又制远定了厉“农科业和长资源龙的空疯间遥扑感调膊查”扔计划,其核头心内皂容仍窝是主餐要作去物的明种植剃面积妖与单扭产模桥型的株研究屑。进贫行国剧内、贿世界肚多种吓粮食货作物凡长势悦评估姥和产早量预幕报。符中国趁科学幸院自傲然资锻源综己合考袭查委袭员会棵的陈习沈斌奸于19餐92年8月在斥美国芦农业付部外踩国农顺业局(负责烦美国讽以外创国家厚的农聚作物努估产,并建拼成运蹲行系侦统)曾见爪到当论月估惹计的怠中国伶小麦邪、玉预米、哗水稻夕总产铲量与善后来19古93年国陪家统沃计局拾公布染的数断字差-3谋.5辅3%、+0题.6殿5%和-0若.6盯6%。该熟项工混作,为美梁国在霸世界劝农产楚品贸帽易中萌获得拔巨大笨的经厅济利丧益此后帆，欧公共体到、俄穴罗斯读、法哥国、思日本站和印锋度等问国也请都应妥用卫别星遥偶感技身术进泛行农伟作物交长势懂监测租和产之量测煮算，府均取播得了溜一定尊的成劈燕果。巩例如笛，欧稠共体反用10年的普时间(从19泉83年开猜始)，建夏成用谜于农减业的善遥感兔应用畅系统复，19拔95年在运欧共独体15个国王家用18抄0景SP蔑OT影像毅，结君合NO禽AA影像睡在60个试破验点见进行虚了作丢物估接产，莫可精雅确到烧地块寻和作华物种尾类。20菠02年美贯国航你空航巩天局糖与美品国农哀业部温合作路在贝喝兹维崭尔、送马里谎兰用MO作DI饭S数据哗代替NO堆AA杰-A同VH柔RR进行坐遥感国估产幅，MO伸DI边S搭载概的TE子RR迫A卫星蛾是19叙99年由仅美国(国家增航空史航天廊局)、日券本(国际绒贸易竞与工乌业厅)和加刃拿大(空间他局、吃多伦夜多大糟学)共同析合作筒发射狼的，MO句DI般S数据丙涉及信波段拿范围拴广(3却6个波狡段)、分貌辨率(2夸50乖,5岗00荡,1百0盾00城m遗)比NO锤AA项-A苍VH医RR呀(5个波供段，架分辨啄率为11悼00夕m疤)有较后大的密进步锐，这姐些数费据均钱对农恒业资循源遥捆感监咐测有寄较高尚的实蔑用价蜘值。ld望so等曾嚼运用50偏0～60炸0n迎m和60害0～70古0n劈燕m两个愧光谱纵区得压到的峡反射孙值的招转换椒植被市指数(T碧V1戏6)来估变计小望麦与秋大麦猫的单奥产,获得估小麦浩单产榴与TV酷16之间俊的相猴关系黎数为0.故78。同御年，猎日本烈科技腰公司轰完成解了“株遥感页估产脊”项未目，歪可提啄高平事原农喊业估玻产的她精度吊，并铜着眼衣于对急全球窑进行麦估产僚。而何美国京已经般将遥焦感技货术用瓦于精篇细农顾业，袍对农啊作物座进行寄区域手水分默分布乘评估咽、病去虫害价预测款等，轧直接插指导该农业蛮生产吓。用展卫星女遥感保方法崖进行积长势糊监测眉和产霞量估笑算已喝进行析多年促，方售法已东趋于扶成熟水稻坝遥感寒估产化以亚音洲水着稻主住要生占产国晕为先遍行和塌先进酒。中浴国、夏印度曲、日妄本等姿国家扑都进立行过鸟遥感衡估产税研究剃且取陵得较周好的偶效果药。Pa涉te蜓l和Da悦sh等[1飘4]建立蜡水稻神产量峰和RV揪I的关地系,试验首区预殿报精认度达役到96艳.1幼4%。Mi龟ll隶er等[1因5]在分孝蘖或识出穗畜阶段挑时,运用沿比值谎植被课指数陷通过变干物购质和欣单产残的关增系来片估计瓶单产昌。但围在作暮物灌跟浆与朝成熟方阶段,由于榆反射绣率与并总生伍物量忆之间孕并不馅相关,比值欠植被应指数到无法勉预测声水稻矩的冠略层生灭物量沾。Wi朱eg冷an景d,先SS添Ra茶y认为滨借助决于归泽一化调植被屠指数ND魔VI｛(N扒IR薄-R报)/号(N晌IR京+R牵)｝可蛾以很渗好地淡预测民产量国内主遥感壶估产潮研究枯进展哨情况从“抽六五献”开陵始，狠我国铃试用孤卫星房诚遥感继进行加农作裕物产数量预贡报的秒研究零，并切在局拖部地折区开吼展产变量估况算试家验。扩“七惭五”崭期间趁，国狭家气垄象局牌于19党87年开兵展了傍北方11省市倒小麦全气象边卫星乱综合抢测产劝，探携索运衬用周市期短残、价拥格低位的卫槽星进哥行农圾作物机估产龙的新观方法塌。该却项目促中，舍主要林是以面长期私的气恐象资苹料为倚基础校，以遣遥感访信息耕为检恶验手缸段，辩建立托了不犹同地讲区的美遥感屑参数-作物沉产量健的一农阶回锯归模赛型。19况85～19猜89年，银此项束目为菜中央敞和地盯方提离供了16令5次不泳同时升空尺蜻度的冷产量蹲预报食，为既国家姨减少罩粮食瓦损失学达33万t以上构，累塑计经撒济效史益达20亿元。“雪八五躬”期宗间，呀国家鼻将遥春感估骄产列酸为攻旧关课拴题，负由中麦国科冻学院歼主持幼，联膀合农撞业部行等40个单拔位，键开展贤了对裙小麦贫、玉塑米和初水稻磨大面咽积遥统感估政产试本验研亿究，言建成宣了大滔面积咐“遥狱感估结产试携验运正行系齿统”情，并揪完成杂了全挺国范辟围的情遥感伙估产干的部则分基仔础工重作。独通过19捐93～19陷96年4年试介验运涝行,分别衡对四择省两具市(河北纳、山纺东、购河南骡、安罪徽北暮部和怖北京廉市、首天津晓市)的小爸麦,湖北扰、江农苏和淋上海垒市的低水稻;吉林佣省的削玉米均种植逆面积腿、长州势和骆产量氧的监开测和军预报,在指柏导农敬业生吐产及崇农业防决策粗中发醒挥了扮重要扇作用业。特前别是吵解决脚了一涌些关慎键技该术问垮题，负为进颜一步颠开展少全国帽性的论卫星乞遥感编估产凭提供低了重罚要保挨证。19扶95年以版信息题系统桑及农火情速徒报，渔建立抄全国累资源润环境公数据女库;中国注科学岸院、狠气象弯局及镜多家浑高等急院校台、研牺究所揭致力湖于遥原感估怕产技锻术的嫂研究徐，并华在浙谦江、珠江西颜、江疫苏各另省及景华北低、东度北、糕江汉唤平原能等地夸区对皂冬小只麦、搭玉米站、水粥稻、味糜子芹等作忠物进活行遥汉感估惰产，瓶在遥怪感信帝息源都选取库、作屡物识灶别、养面积务提取蹈、模殖型构辜建、垃系统持集成浙等各垃个技绝术环吼节有嚼了大颤幅的敲进步渡。李糕哲、斩张军探涛提扔出的蕉基于素遗传埋算法躬与人余工神爱经网断络相彩结合抵的玉讨米估耕产方劫法;侯英蠢雨