遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

1、遙感技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用所謂遙感技術(shù)，就是在一定距離以外不直接接觸物體而通過(guò)該物體所發(fā)射和 反射的電磁波來(lái)感知和探測(cè)其性質(zhì)、狀態(tài)和數(shù)量的技術(shù)。遙感(Remote Sensing) 的概念最早由美國(guó)海軍研究局的地理學(xué)家艾弗林普魯伊特于1960年提出。1961 年，密歇根大學(xué)的威羅蘭實(shí)驗(yàn)室召開(kāi)了 “環(huán)境遙感國(guó)際討論會(huì)”經(jīng)過(guò)40余年 的研究，遙感作為一門(mén)新興的獨(dú)立學(xué)科，在世界范圍內(nèi)獲得了飛速的發(fā)展。隨著 遙感技術(shù)的不斷進(jìn)步，圖像分辨率的不斷提高，可用信息源增多，信息可分性增 強(qiáng)，遙感技術(shù)在各行業(yè)上的應(yīng)用也越來(lái)越深入，越來(lái)越廣泛?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)作為遙感 技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用方面也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。在人類文明進(jìn)程

2、中，農(nóng)業(yè)經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，即古代農(nóng)業(yè)、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、現(xiàn) 代農(nóng)業(yè)。在這三個(gè)農(nóng)業(yè)發(fā)展階段中，每個(gè)階段都不是截然分開(kāi)的，而是隨著科技 的進(jìn)步，彼此交替演進(jìn)。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化亦然。不同的歷史發(fā)展階段，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化有 著不同的目標(biāo)和涵義。在七、八十年代，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化就是“農(nóng)業(yè)四化”，即農(nóng)業(yè) 機(jī)械化、化學(xué)化、水利化和電氣化。八九十年代，人們對(duì)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)一步理解 為現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)設(shè)施、現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)科技、現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)管理。當(dāng)前，時(shí)代已經(jīng) 進(jìn)入嶄新的21世紀(jì)，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的內(nèi)容更為豐富，包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平、農(nóng)村經(jīng) 濟(jì)水平、農(nóng)業(yè)物質(zhì)投入、農(nóng)民收入和消費(fèi)水平、農(nóng)業(yè)科技與教育、農(nóng)村環(huán)境等。 然而，不論農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的內(nèi)涵如何拓展，其本質(zhì)

3、內(nèi)涵乃在于不斷引入“現(xiàn)代”科 學(xué)技術(shù)，形成新的生產(chǎn)力，把傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變成現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。遙感技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué) 技術(shù)的高新技術(shù)，對(duì)推進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)具有十分重要的作 用。遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用已成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化不可或缺的一部分，這主要包括 以下幾個(gè)方面：在農(nóng)業(yè)區(qū)劃方面，遙感系統(tǒng)通過(guò)構(gòu)建區(qū)劃模型，進(jìn)行不同區(qū)劃方案空間過(guò)程 動(dòng)態(tài)模擬與評(píng)價(jià)，可使農(nóng)業(yè)區(qū)劃從野外調(diào)查、資料收集、信息處理、計(jì)算模擬、 目標(biāo)決策、規(guī)劃成圖到監(jiān)督實(shí)施全過(guò)程實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。在土地資源與土地利用研究方面，遙感系統(tǒng)能方便獲取資源數(shù)量和質(zhì)量變 化，提供研究區(qū)域土地面積、土壤特性、地形、地貌、水文、植被及社會(huì)、經(jīng)濟(jì) 及自然環(huán)境的真實(shí)信

4、息，直觀反映土地利用現(xiàn)狀、利用條件、開(kāi)發(fā)利用特點(diǎn)和動(dòng) 態(tài)變化規(guī)律。在作物估產(chǎn)與長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)方面，遙感系統(tǒng)多時(shí)相影像信息.可反映出宏觀植被 生長(zhǎng)發(fā)育的節(jié)律特征，可通過(guò)對(duì)各種數(shù)據(jù)信息空間分析，識(shí)別作物類型，統(tǒng)計(jì)量 算播種面積，分析作物生長(zhǎng)過(guò)程中自身態(tài)勢(shì)和生長(zhǎng)環(huán)境的變化，構(gòu)建不同條件下 作物生長(zhǎng)模型和多種估產(chǎn)模式，根據(jù)各種模型預(yù)估作物產(chǎn)量。在農(nóng)業(yè)災(zāi)害預(yù)警及應(yīng)急反應(yīng)方面，遙感系統(tǒng)可追蹤害蟲(chóng)群集密集、飛行狀況、 生活習(xí)性及遷移方向等.通過(guò)分析處理，可給出農(nóng)作物病蟲(chóng)害發(fā)生圖、分布圖及 可能蔓延區(qū)圖，為防蟲(chóng)治害提供及時(shí)、準(zhǔn)確、直觀的決策依據(jù)。另外，可實(shí)現(xiàn)洪 澇災(zāi)、旱災(zāi)、水土污染等農(nóng)業(yè)重大災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、災(zāi)情演變趨

5、勢(shì)模擬和災(zāi)情變化 動(dòng)態(tài)、災(zāi)情損失估算等，為防災(zāi)、抗災(zāi)、救災(zāi)預(yù)警及應(yīng)急措施提供準(zhǔn)確的決策信 息。在農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)和管理方面，遙感系統(tǒng)能夠?qū)r(nóng)業(yè)資源環(huán)境質(zhì)量變化進(jìn)行動(dòng) 態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)情況進(jìn)行預(yù)警：能夠建立農(nóng)業(yè)資源環(huán)境空間數(shù)據(jù)庫(kù)，管理、分 析和處理環(huán)境數(shù)據(jù)，高效匯總、汲取有用的決策信息；能夠建立若干環(huán)境污染模 型，模擬區(qū)域農(nóng)業(yè)資源環(huán)境污染演變狀況及發(fā)展趨勢(shì)。中國(guó)的農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)起步于20世紀(jì)80年代初.二十余年取得了大量趕超世 界先進(jìn)水平的理論研究與應(yīng)用成果。比如.作為我國(guó)農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用的代表.由中 國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境局主持的“黃土高原遙感專題研究”項(xiàng)目，在林草資源遙感調(diào) 查、土壤侵蝕定量遙感調(diào)查、土地類

6、型遙感綜合研究、草場(chǎng)生物量的遙感估算、 農(nóng)業(yè)地物光譜特征及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究以及黃土區(qū)暴雨與下墊面關(guān)系的遙感分析 等許多方面取得了大量成果.為黃土高原的綜合治理提供了全方位的技術(shù)支持。 武漢測(cè)繪科技大學(xué)在湖北省利川市利用多光譜影像進(jìn)行了草場(chǎng)資源調(diào)查.6個(gè)人 用半年時(shí)間就完成了近百人需要?dú)v時(shí)3年才能完成的工作量，且吻合率達(dá)96%, 成為遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)資源調(diào)查上應(yīng)用的成功范例。我國(guó)利用560幅陸地衛(wèi)星圖 像.僅用兩年時(shí)間完成了全國(guó)15種土地利用類型的分析和量算統(tǒng)計(jì)工作.提供 了全國(guó)和分省的土地利用基本數(shù)據(jù)和有關(guān)圖件。我國(guó)近年完成的“三北”防護(hù)林 遙感綜合調(diào)查。在包括西北大部、華北北部和東北西北部總面積

7、為128萬(wàn)kin2 的“三北”造林一期工程的調(diào)查中.完成了對(duì)現(xiàn)有防護(hù)林類型、分布、面積和保 存率；草地?cái)?shù)量、質(zhì)量和分布；土地資源類型、分布、數(shù)量及利用現(xiàn)狀的調(diào)查。 提供了 200余幅各類遙感專題系列圖，建成了全區(qū)資源與環(huán)境信息系統(tǒng).為掌握 防護(hù)林區(qū)現(xiàn)狀、林區(qū)的進(jìn)一步發(fā)展和規(guī)劃奠定了基礎(chǔ)。我國(guó)農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用技術(shù)日趨深入.還表現(xiàn)在應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用方面。進(jìn) 入20世紀(jì)90年代中后期.一大批較為成熟的農(nóng)業(yè)遙感專用軟件相繼出現(xiàn)。比 如.可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)的軟件有：由中國(guó)農(nóng)業(yè)工程研究設(shè)計(jì)院農(nóng)業(yè)遙 感研究室開(kāi)發(fā)的土地利用現(xiàn)狀調(diào)查和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件：由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原 研究所開(kāi)發(fā)的北方草地產(chǎn)量動(dòng)態(tài)

8、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件：由農(nóng)業(yè)部資源監(jiān)測(cè)總站開(kāi)發(fā)的耕 地變化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件：由成都農(nóng)業(yè)遙感分中心開(kāi)發(fā)的濕地資源調(diào)查系統(tǒng)：由中國(guó) 農(nóng)業(yè)工程研究設(shè)計(jì)院農(nóng)業(yè)遙感研究室開(kāi)發(fā)的黃淮海鹽堿地調(diào)查系統(tǒng)軟件以及由 農(nóng)業(yè)部資源監(jiān)測(cè)總站開(kāi)發(fā)的棉花種植面積遙感調(diào)查系統(tǒng)軟件等?？蓱?yīng)用于作物產(chǎn) 量預(yù)測(cè)的軟件有：由南京農(nóng)業(yè)遙感分中心開(kāi)發(fā)的南方水稻遙感估產(chǎn)系統(tǒng)軟件：由 北方農(nóng)業(yè)遙感中心開(kāi)發(fā)的冬小麥估產(chǎn)系統(tǒng)軟件：由中國(guó)農(nóng)業(yè)工程研究設(shè)計(jì)院農(nóng)業(yè) 遙感研究室開(kāi)發(fā)的遙感光譜法水稻估產(chǎn)系統(tǒng)軟件以及由北京大學(xué)遙感與地理信 息系統(tǒng)研究所開(kāi)發(fā)的農(nóng)作物遙感估產(chǎn)信息系統(tǒng)軟件等?？蓱?yīng)用于農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與 評(píng)估的軟件有：由中國(guó)農(nóng)科院草原研究所開(kāi)發(fā)的北方草場(chǎng)火災(zāi)、

9、雪災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟 件以及由南京大學(xué)大地海洋科學(xué)系遙感室開(kāi)發(fā)的東南沿海小河流域防洪信息系 統(tǒng)軟件等。這些新的遙感處理軟件使科技人員的工作效率大大提高。遙感信息模型是遙感應(yīng)用深入發(fā)展的關(guān)鍵。應(yīng)用遙感信息模型，可計(jì)算和反 演對(duì)實(shí)際應(yīng)用非常有價(jià)值的農(nóng)業(yè)參數(shù)。在過(guò)去幾年中.盡管人們發(fā)展了許多遙感 信息模型，如綠度指數(shù)模型、作物估產(chǎn)模型、農(nóng)田蒸散估算模型、土壤水分監(jiān)測(cè) 模型、干旱指數(shù)模型及溫度指數(shù)模型等.但遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前遙感應(yīng)用的需要.因 此發(fā)展新的遙感信息模型仍然是當(dāng)前遙感技術(shù)研究的前沿。如收集整理前人大量 研究結(jié)果.進(jìn)一步分析明確決定水稻品質(zhì)的主要生化組分及其與品種和環(huán)境條件 之間的關(guān)系.建立植株葉綠素

10、、氮素及水分等主要環(huán)境因子與籽粒蛋白、淀粉特 性相關(guān)的農(nóng)學(xué)機(jī)理和模型.著重研究水稻營(yíng)養(yǎng)器官碳氮庫(kù)、碳氮運(yùn)轉(zhuǎn)效率與籽粒 品質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系；構(gòu)建水稻品質(zhì)特征光譜參量識(shí)別模型、光譜反演模型和水稻 品質(zhì)光譜數(shù)據(jù)庫(kù)，建立基于光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的多尺度（光譜、空間、時(shí)間）、多平臺(tái)（地 面平臺(tái)、衛(wèi)星平臺(tái)）水稻品質(zhì)遙感信息模擬與評(píng)價(jià)模型：建立農(nóng)學(xué)模型與遙感模 型之間的鏈接模型.開(kāi)發(fā)出具有預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)功能的水稻品質(zhì)光譜和衛(wèi)星監(jiān)測(cè)信息系 統(tǒng)。并以優(yōu)質(zhì)高效為目標(biāo)，建立基于遙感信息的調(diào)優(yōu)栽培體系及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家把農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)作為國(guó)家決策支持系統(tǒng)的重要手段，對(duì)主要 農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、全球資源環(huán)境變化、主要自然災(zāi)害的發(fā)生和發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行長(zhǎng)期動(dòng)態(tài) 定位監(jiān)測(cè)。美國(guó)農(nóng)業(yè)部應(yīng)用全球農(nóng)業(yè)遙感估產(chǎn)系統(tǒng)，對(duì)阿根廷、巴西、澳大利亞、 俄羅斯、歐盟和中國(guó)等九大主要農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，每年可從國(guó)際農(nóng)產(chǎn) 品市場(chǎng)多獲