遙感在農業中的應用總結

原文地址：遙感在農業中的應用總結作者：ENVI-IDL中國

    遙感技術在農業中的應用可歸結爲以下三個大的方面

圖：遙感在農業中的應用

1、  作物監測

利用遙感對作物進行監測包括農作物面積、長勢情況、產量估算、土壤墒情、病蟲害等作物信息監測。

（1）作物種植面積監測：不同作物在遙感影像上呈現不同的顏色、紋理、形狀等特徵信息，利用信息提取的方法，可以將作物種植區域提取出來，從而得到作物種植面積和種植區域。獲取作物種植面積是長勢監測、產量估算、病蟲害、災害應急、動態變化等監測的前提。

（2）作物長勢監測：通常的農作物長勢監測指對作物的苗情、生長狀況及其變化的宏觀監測，即對作物生長狀況及趨勢的監測。楊邦傑等將作物長勢定義爲包括個體和羣體兩方面的特徵，葉面積指數LAI是與作物個體特徵和羣體特徵有關的綜合指標，可以作爲表徵作物長勢的參數。歸一化植被指數NDVI與LAI有很好的關係，可以用遙感圖像獲取作物的NDVI曲線反演計算作物的LAI，進行作物長勢監測。

圖：不同麥苗情況在遙感圖像上表現的特徵

 

圖：2008年山東-河南冬小麥長勢分佈圖(5月中旬)

 

（3）作物產量估算：遙感估產是基於作物特有的波譜反射特徵，利用遙感手段對作物產量進行監測預報的一種技術。利用影像的光譜信息可以反演作物的生長信息(如LAl、生物量)，通過建立生長信息與產量問的關聯模型(可結合一些農學模型和氣象模型)，便可獲得作物產量信息。在實際工作中，常用植被指數(由多光譜數據經線性或非線性組合而成的能反映作物生長信息的數學指數)作爲評價作物生長狀況的標準。

 

 

圖：江蘇省部門縣市2006年小麥實際產量遙感監測圖

 

（4）土壤墒情監測：土壤墒情也就是土壤含水量，土壤在不同含水量下的光譜特徵不同（如右圖）。土壤水分的遙感監測主要從可見光-近紅外、熱紅外及微波波段進行。微波遙感，精度高，具有一定的地表穿透性，不受天氣影響，但是成本高，成圖的分辨率低，其應用也受到限制。常用的還是可見光和熱紅外遙感。通過與反映土壤含水量相關的參數建立關係模型，反演土壤水分。用於土壤水分監測的方法比較多：①基於植被指數類的遙感乾旱監測方法。如簡單植被指數、比值植被指數、歸一化植被指數、增強植被指數、歸一化水分指數法、距平植被指數等：②基於紅外的遙感乾旱監測方法，如垂直乾旱指數法、修正的垂直乾旱指數法等；③基於地表溫度（LST）的遙感乾旱監測方法，如熱慣量法、條件溫度指數、歸一化差值溫度指數、表觀熱慣量植被幹旱指數等；④基於植被指數和溫度的遙感乾旱監測方法。如條件植被溫度指數、植被溫度梯形指數、溫度植被幹旱指數模型等；⑤基於植被與土壤的遙感監測方法，如地表含水量指數作物缺水指數法等。總的來說就是利用光學-熱紅外數據，選擇參數建立模型進行含水量的反演。此外，也可以進行土壤肥力監測、土壤結構信息的提取等。

 

圖：土壤含水量與波譜特徵的關係

 

圖：2009年全國旱情圖

 

（5）作物病蟲害監測與預報：植被對諸如病蟲害、肥料缺乏等脅迫的反應隨脅迫的類型和程度的不同而變化，包括生物化學變化（纖維素、葉片等）和生物物理變化（冠層結構、覆蓋、LAI等），相應的，植物特徵吸收曲線特別是紅色區和紅外區的光譜特性就會發生相應變化，所以在病害早期就可通過遙感探測到。可選擇病害葉片中對葉綠素敏感的波段，結合實測葉綠素含量，建立葉片葉綠素含量的估算模型，提取病蟲害信息。可週期性提取病蟲害作物面積、空間分佈等。

 

2、  資源監測

遙感技術可快速獲取宏觀信息，對耕地、草地、水等農業自然資源的數量、質量和空間分佈進行監測與評價，從而爲農業資源開發、利用與保護、農業規劃、農業生態環境保護、農業可持續發展等提供科學依據。

圖：2006年末北京市耕地資源衛星遙感監測圖

3、  災害監測

遙感是災害應急監測和評估工作一種重要的技術手段，可以對如旱災、洪澇等重大農業自然災害進行動態監測和災情評估，監測其發生情況、影響範圍、受災面積、受災程度，進行災害預警和災後補救，減輕自然災害給農業生產所造成的損失。而由於近年來我國自然災害頻發，遙感應急監測是當前農業領域的應用熱點之一。

 

圖：1998年洪水後農作物長勢圖

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