下面是小编为大家整理的遥感技术精准农业中应用,供大家参考。
遥感技术在精准农业中的应用
精准农业又称精细农业、准确农业、精准农作和处方农 业。精准农业基于农田作物和环境的空间差异性，是通过各 种技术手段来猎取农田内不同单元的农田信息，并由此利用 变量技术来进展农田优化治理，以便实现生产过程精细化、 准确化的农业经营治理系统。
在精准农业的框架下，可以依据地块土壤、水肥、作物 病虫害、杂草及产量等在时间与空间上的差异，来进展相适 宜地耕种、施肥、浇灌、用药及收获，其目的是以合理的投 入来获得最好的经济效益，并保护环境，以确保农业的可持 续进展。鉴于我国及全球人口不断增长和土地资源削减的矛 盾不行逆转，精准农业在削减投入、降低本钱、减轻环境污 染、农产品可控化、标准化和批量化等方面均有乐观的作用 和意义。
在精准农业中，田块内的作物状态及其生长环境的空间
差异是进展农业精准治理的关键。遥感可在不同的电磁谱段 内周期性地收集地表信息，已成为人们争辩、识别地球和环 境的主要方法。遥感信息为精准农业所需空间信息差异参数 的快速、准确、动态猎取供给了重要的技术手段。早期由于 受区分率、时间周期、地理、空域、气象条件、监测本钱高 及遥感技术进展水公平因素的限制，遥感技术在农业领域的
应用只局限于效劳区域的重大决策。20 世纪 70 年月，遥感 开头进入一个，高速进展的阶段并广泛地应用于农业生产监 测，在作物识别、面积估算、长势监测、旱情监测、灾难评 估和作物产量估量等方面，均取得了较大的成绩，然而遥感 信息在时空区分率及所供给信息的精度和丰度还不能满足精准农业对农田信息的需求。近 20 年来，随着遥感技术的 进展，遥感技术在精准农业领域开头发挥越来越大的作用， 在指导农田浇灌、施肥、病虫害防治、杂草把握、农作物收 获及灾后损失评估等方面均已有很多成功的应用。
以下将对遥感技术在精准农业领域局部应用争辩进展
介绍。
遥感可为精准农业供给以下两类农田与作物的空间分 布信息:一类是根底信息，这种信息在作物生育期内根本没有 变化或变化较少，主要包括农田根底设施、地块分布及土壤
肥力状况等信息;另一类是时空动态变化信息，包括作物产量、 土壤熵情、作物养分状况、病虫害的发生/进展状况、杂草的生长状况以及作物物候等信息。
一、根底信息猎取
1.
农田根底设施调查
主要包括农田道路、水利设施等，是农业生产和农田管
理的根底保障。把握区域农田根底设施的空间分布状况，是 现代农业生产中充分发挥这些设施作用的前提。使用遥感技
术可以在较大范围内实现农业根底设施的快速调查。传统的
遥感农田道路及水利设施的信息提取主要有以下 3 种方法: 基于像元尺度的影像自动分类技术、人机交互模式下的人工 解译提取技术及自动识别跟踪方法。目前，影像分类有了 的改进方法，面对对象的多尺度分割技术可以更加有效地利 用所要提取对象的形态特征，在对道路和水渠等线性特征地 物进展提取时，可取得更好的效果。
2022 年黑龙江省富锦市设施农用地分布图
基于遥感人工目视解译技术，并结合野外调查的方式，
对融合后的高分一号卫星、资源三号卫星遥感影像数据进展 信息提取，形成包含育秧棚、晾晒场、农机站等在内的富锦 市设施农用地分布图。
2.
地块分布调查
精准农业中的变量治理技术是通过将农田分为较小的
治理单元来实现，被定义为 “ 农田中产量限制因子均一并且 适合进展统一作物投入的田块 ” 。与早期精准农业 “Farming
By Foot”的概念相比，基于治理单元进展的精准耕作更具有可操作性。利用高区分率遥感影像进展地块边界及其空间分 布的提取，不仅时效性强、精度高，而且符合中国农村高度 分散条件下的精准农业的实施。
2022 年宝泉岭农垦治理局军川农场耕地资源调查状况图 利用高分一号卫星 16m 区分率宽幅多光谱影像数据，对 军川农场耕地进展分块调查、集中编号，实现精准确权，进 一步标准化、科学化、数字化地籍治理工作。
3.
土壤状况调查
土壤状况是打算农田潜在生产力的主要因素，土壤性状
及肥力状况信息可以为精准农田治理供给响应依据。一般可
以通过改进土壤肥力指标来提高作物单产，这些指标包括土 壤有效氮及其他宏观或微观植物养分、地块的相对位置和坡 度以及土壤有机质含量。
土壤的反射光谱主要受其物理性质、化学成分及矿物成分的影响，通过地物反射光谱可以有效区分不同类型的土壤， 并可用于土壤肥力状况的调查。目前，遥感技术已经可以成功地猎取土壤的有机碳、N、P、K、Ca、盐分以及总有机质等的含量信息，并可以对土壤的 pH 值等化学属性进展估算。这些信息可以直接用于土壤肥力的评价与空间制图。
土壤构造也是影响土壤反射光谱的因素之一，近几年，
利用遥感对土壤物理性质进展监测也在渐渐开展中，并且取 得了较好的效果，监测对象包括土壤颗粒大小、质地及粘粒 含量等。这些土壤构造参数对土壤水分的修养及养分物质的 迁移有重要的影响，可以用于评估土壤的排灌力量和肥料的 利用效率。
2022 年 4 月冬小麦氮肥推举施肥图 通过利用大区域尺度上冬小麦施肥推举方法，
对
GeoEye-1 卫星遥感影像数据进展综合分析，确定遥感植被指数与冬小麦氮素养分及最终产量的变化规律，为冬小麦的氮 养分诊断和大面积小麦的氮肥治理供给依据。
二、时空动态变化信息的猎取及利用
下面从长势监测、农田浇灌、施肥、病虫害防治、杂草 把握及作物收获等 5 个方面对遥感技术在现代农业领域的应用进展说明。
1.
长势监测
作物长势是指作物的生长状况与趋势。作物长势可以用
个体和群体特征来描述，猎取作物长势的传统方法是地面调 查，现代农业生产中则主要利用遥感技术监测作物生长状况 与趋势。作物长势的遥感监测充分表达了遥感技术宏观、客 观、准时、经济的特点，可为田间治理供给准时的决策支持 信息，并为早期估测产量供给了依据。特别是随着 “3S 集 ” 成 应用技术、高区分率卫星资料和大数据计算技术等的快速发 展，农作物长势遥感监测信息已成为指导农业生产不行或缺 的重要信息。
〔a〕2022 年 7 月 2 日作物长势图
〔b〕2022 年 8 月 9 日作物长势图
〔c〕2022 年 8 月 29 日作物长势图 黑龙江省农垦牡丹江治理局云山农场作物长势监测 利用高分一号卫星 16m 区分率宽幅多光谱遥感影像数 据，依据归一化植被指数〔
NDVI 〕的差异，对黑龙江省农 垦牡丹江治理局云山农场的三个不同生长期作物长势进展 监测，实现了作物长势时空动态监测。图中将作物长势状况 分为 10 个级别，级别越高，作物长势越好。
2.
指导农田浇灌
精准农业可依据不同作物不同生育期的土壤墒情和作
物需水量，通过实施适时适量浇灌来节约水资源，以提高水 资源的生产效率。
农田尺度的作物干旱信息是实现精准浇灌的前提。遥感 领域比较成熟的旱情监测方法主要有热惯量法、条件温度指 数法、距平植被指数法、条件植被指数法、作物缺水指数法、 供水植被指数法、条件植被温度指数法、垂直干旱指数法和 基于微波遥感的监测方法等。
2022
年河套灌区实际浇灌面积监测专题图 基于高分一号 16m 宽幅多光谱影像数据，对 2022
年 5 月 23 日与 5 月 19 日河套灌区土壤含水量进展反演并进展差值计算，得到当年该地区实际浇灌面积监测专题图。该类成 果可以较低本钱支撑实际浇灌面积监测信息的猎取，弥补灌
溉治理中的缺乏，提高灌区治理水平及用水效率。
3.
指导施肥
农业变量施肥即依据土壤养分含量和作物养分胁迫的
空间分布来精细准确地调整肥料的投入量，以猎取最大的经济效益和环境效益，但这需要在了解土壤中各种养分的盈亏状况的同时，实时把握作物的养分状况，以便做到科学施肥， 在削减因过量施肥而造成的环境污染的同时，降低本钱。
实现这一目标需要土壤肥力状况及作物养分两方面的信息，通过遥感技术对作物生化参数(氮、磷、钾等)的监测可以供给有效的作物养分信息，同时通过冠层生化参数的监 测还可以为作物品质的监测供给依据。目前对作物生化组分 进展监测主要使用统计回归方法，所使用的遥感指标包括波 段反射率、植被指数、红边参数及其他一些光谱参数。除了 统计的方法，还有一些神经网络类的算法在建模过程中被使 用。
2022 年内蒙古自治区海拉尔农垦特泥河农牧场大麦拔节期处方图 不同施肥水平的水稻反射光谱特征：
〔a〕 〔b〕 分蘖期〔a〕与灌浆期〔b〕水稻冠层高光谱反射曲线 4.
指导病虫害防治
利用遥感技术进展作物病虫害的早期识别可以降低除
害本钱，并可以有效地指导病虫害的治理。遥感技术可以对
e c n a t c 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 R1 R3 R5 R7 R9 R2 R4 R6 R8 R10 e l f e 0.06 R 0.04 0.02 0 350 450 550 650 750 850 950 1050 Wavelength(nm) 0.6 0.5 e c n 0.4 a t c R1 R3 R5 R7 R9 R2 R4 R6 R8 R10 e 0.3 l f e R 0.2 0.1 0
350 450 550 650 750 850 950 1050 Wavelength(nm)
病虫害做出快速响应，并可为作物的治理供给空间化的处方
图。基于遥感技术的监测可以供给作物病虫害发生、进展的 定性和定量及空间分布信息，进而为生产经营治理者在病虫 害发生早期实行措施供给数据支持，以避开病虫害的扩大和 更大的损失。遥感技术不但可以监测病虫害的发生和跟踪其 演化状况，还能够评估病虫害对作物生长的影响和分析估算 灾情损失。
2022 年黑龙江农垦前进农场水稻稻瘟病遥感监测图 利用环境卫星影像数据，通过计算植被增值型植被指数
〔 EVI 〕，监测不同病情严峻度空间分布状况，并进展准时、准确地评估，为构建灾难遥感快速动态监测技术体系供给数
据支撑。
5.
指导杂草把握
依据世界粮农组织的争辩，全球由杂草导致的粮食生产
损失每年高达 950 亿美元，假设考虑到农夫在田地中消耗的时间有半数以上是用于除草的话，杂草造成的实际经济损失 还要更高。遥感技术可以有效地进展农田杂草的识别，并能 供给杂草分布的空间位置及密度信息。目前所进展的农田杂 草遥感识别技术主要有以下两种 :一种是基于光谱的影像分 类技术，是利用各种分类算法通过区分杂草与作物，或区分 长有杂草或没有长有杂草的田块来实现杂草的识别 ;另一种方法是通过作物的生长特征在反射光谱上的反映来区分受到杂草胁迫的作物。
6.
指导作物收获
基于遥感数据指导作物收获主要是通过开展作物收获
时间的推测和作物品质的监测两个途径。由于作物的收获时 间对作物的产量、品质有重要的影响，因此合理地对作物收 获时间进展推测，可以有助于提高农产品的品质和产量，同 时还可以指导农业机械进展合理的调度安排，这对大规模同 一作物种植区域的机械化收割有重要意义。
目前对作物是否成熟的推断主要是依据叶片的颜色、结
构及冠层构造等作物特征来进展主观的解译，但这种方法难 以在大范围应用，而且易引入主观推断的误差。遥感技术的
引入解决了这一问题，目前遥感监测作物收获期主要有以下
两种方法:一种是使用时间序列遥感数据(如植被指数)跟踪作 物的生长过程，通过作物生育末期作物生长过程的特征变化 来确定作物成熟期;另一种是基于作物成熟在作物水分、叶绿 素含量、氮素含量等冠层生化参数变化所表现出的特征，通 过这些特征的遥感监测来实现作物生育期的推测。
2022 年黑龙江垦区八五二农场水稻品质空间分布图 利用 2022 年 9 月 Landsat-5 卫星影像数据，通过定量反
演，并结合地面实地采样信息，综合分析水稻水分、蛋白质
和直链淀粉含量，获得八五二农场水稻品质空间分布图。图 例中数值越高，水稻品质越好。
〔 a 〕 2022 年 9 月 20 日小麦收获进度
〔 b 〕 2022 年 9 月 24 日小麦收获进度
〔c〕2022 年 9 月 28 日小麦收获进度黑龙江省农垦红星农场小麦收获进度监测 比照分析不同时期的高分一号卫星影像，通过影像色调
的变化猎取小麦收获进度状况。图中影像颜色为墨绿色的为 已收获地块，红色的为未收获地块。
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