遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測中的應(yīng)用分析

孟成真

摘 要：本文通過選取西南地區(qū)作為研究區(qū)域，以氣溶膠遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測中的應(yīng)用作為主要研究內(nèi)容，結(jié)合廣西、四川等西南地區(qū)的具體旱情，從旱情遙感監(jiān)測、地表水資源遙感監(jiān)測以及旱情影響評估3個方面對農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測中氣溶膠遙感技術(shù)的應(yīng)用方法進行簡要分析研究。并在此基礎(chǔ)上對旱災(zāi)的具體影響范圍、地表水變化情況等進行說明，以此有效證明遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測中具有強大的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；農(nóng)業(yè)；旱情監(jiān)測

中圖分類號：S-1 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180631077

引言

我國西南地區(qū)屬于我國主要糧油、糖料產(chǎn)區(qū)，農(nóng)業(yè)是其一大至關(guān)重要的發(fā)展產(chǎn)業(yè)，而一旦出現(xiàn)旱情、旱災(zāi)，不僅直接影響著農(nóng)民的經(jīng)濟收入，同時也會對西南地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生重大打擊。因此有必要通過利用遙感技術(shù)對農(nóng)業(yè)旱情進行監(jiān)測，幫助人們準(zhǔn)確掌握旱情發(fā)生全貌、區(qū)域位置、干旱程度等重要信息，進而為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供重要的參考依據(jù)。基于此，本文將著重圍繞遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測中的應(yīng)用進行初步探究。

1 農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測中的遙感技術(shù)應(yīng)用方法

1.1 旱情遙感監(jiān)測

旱情對農(nóng)業(yè)發(fā)展的打擊巨大，在缺乏充足水分下農(nóng)作物難以實現(xiàn)健康、正常生長。因此對農(nóng)業(yè)旱情進行精準(zhǔn)監(jiān)測的呼聲正在不斷提高，目前已經(jīng)有研究人員嘗試通過利用遙感技術(shù)，也就是通過將監(jiān)測指標(biāo)設(shè)定為地表植被狀況、葉面含水特征等，在獲取相應(yīng)測量指數(shù)和重要指標(biāo)下，對地表農(nóng)作物的具體旱情進行精準(zhǔn)評估。僅在我國西南地區(qū)，便有研究人員嘗試通過利用氣溶膠遙感技術(shù)完成農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測。其通過運用環(huán)境減災(zāi)星CCD以及IRS數(shù)據(jù)，通過對表征旱情VCI以及TCI數(shù)據(jù)進行準(zhǔn)確計算，在此基礎(chǔ)上建立起相應(yīng)的旱情評估模型[1]。

在進行地表溫度遙感反演的過程中，考慮到HJ-1 B IRS中有唯一熱紅外波段，智能對地面亮溫進行計算。因此部分研究人員通過在交叉定標(biāo)環(huán)境星反演地表亮溫的過程中使用MODIS反演地面溫度，從而獲得具有較高分辨率的LST監(jiān)測結(jié)果。即：

在這一公式當(dāng)中LSTd（Modis）與LSTp（Modis）分別代表著旱地和MODIS水田地表溫度，而LTd（Hj）與LTp（Hj）則分別代表著環(huán)境星旱地與水田亮溫，B與A則均作為標(biāo)定系數(shù)。

在對植被系數(shù)進行歸一化的過程中，對環(huán)境星進行直接計算的過程中通過運用MODIS反演NDVI數(shù)據(jù)即可在獲取相應(yīng)NDVI的同時對其進行標(biāo)定，從而獲得尺度為30m的歸一化植被系數(shù)即：

環(huán)境星通過反演后可獲得LST以及NDVI數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上建立溫度條件以及植被狀態(tài)指數(shù)，并運用二者的線性組合模型可以建立起綜合遙感監(jiān)測農(nóng)業(yè)旱情的指數(shù)?？杀磉_為：

在這一公式當(dāng)中TVI和VCI的權(quán)重因子分別為A和1-A，監(jiān)測人員可以通過結(jié)合相應(yīng)歷史資料對權(quán)重因子進行明確后，將遙感旱情綜合監(jiān)測按照指數(shù)不同劃分成不同的干旱程度。如果監(jiān)測指數(shù)在85～250之間，則表明情況正常，而如果監(jiān)測指數(shù)在64～85之間則表明存在輕微干旱，若監(jiān)測指數(shù)在42～63之間則表明存在中旱情況。而監(jiān)測指數(shù)在24～41以及3～23之間時，則分別意味著存在重度干旱和極度干旱的情況[2]。

1.2 地表水資源遙感監(jiān)測

在使用遙感技術(shù)對農(nóng)業(yè)旱情進行監(jiān)測的過程中，還需要重點加強對地表水資源的遙感監(jiān)測，從而使得監(jiān)測人員可以通過結(jié)合具體的地表水資源變化情況對旱情進行相應(yīng)評估。在此過程中，監(jiān)測人員將主要通過借助具有較高分辨率的遙感影響，對地表水體水面面積進行監(jiān)測。而考慮到西南地區(qū)本身存在地形地勢復(fù)雜、高差較大等情況，因此監(jiān)測人員可以通過參考以往水面面積監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用公式：

監(jiān)測和明確具體西南地區(qū)地表水資源變化情況。在這一共識當(dāng)中，水面縮減率為Pw，W2和W1分別為西南地區(qū)監(jiān)測當(dāng)年與參考年份水面面積。

1.3 評估干旱對農(nóng)作物的影響

利用遙感技術(shù)監(jiān)測農(nóng)業(yè)旱情，需要監(jiān)測人員能夠根據(jù)采集獲取的監(jiān)測結(jié)果對旱情的具體影響程度進行分析。包括估算農(nóng)作物的受旱面積、減產(chǎn)數(shù)量以及農(nóng)作物生長抑制程度等。通常情況下，監(jiān)測人員通過直接利用遙感影像分類便可以準(zhǔn)確了解到耕地內(nèi)作物種植比例，鑒于各旱情等級所對應(yīng)的旱情面積不盡相同，因此在估算農(nóng)作物受旱面積的過程中，監(jiān)測人員通過將耕地面積、農(nóng)作物種植成數(shù)和分類成數(shù)以及相應(yīng)旱情等級占比進行相乘，即可得到該旱情等級下的農(nóng)作物受災(zāi)面積。在運用遙感技術(shù)監(jiān)測農(nóng)作物生長過程中，根據(jù)相關(guān)研究可知，目前監(jiān)測人員可以直接運用NDVI等遙感反演制備指數(shù)，建立起農(nóng)作物的生長全過程曲線，在將其與參考年份進行相互比較下，可以對干旱影響農(nóng)作物的生長過程情況進行準(zhǔn)確反映。此外，考慮到西南地區(qū)農(nóng)作物以冬小麥為主，因此監(jiān)測人員可以在結(jié)合各生育期內(nèi)冬小麥產(chǎn)量同降水量之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，利用獲得的田間觀測資料等進行計算獲取。

2 監(jiān)測結(jié)果分析

2.1 旱災(zāi)影響范圍

根據(jù)王麗濤、王世新（2011）等人的相關(guān)研究，其通過立足于環(huán)境減災(zāi)星CCD以及IRS數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立遙感旱情綜合監(jiān)測指數(shù)，了解到在近5a以來位于我國西南地區(qū)的廣西、云南以及貴州等地均出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的旱情。并且隨著降水量的不斷減少，旱情影響范圍越來越大。根據(jù)其給出的Terra MODIS連續(xù)旱情遙感監(jiān)測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在2017年2—3月之間，廣西和云南等地的受旱耕地面積均出現(xiàn)了明顯上升的情況。旱情最為嚴(yán)重的云南地區(qū)，在其總耕地面積中，發(fā)生重度干旱的耕地占比一度達到了60%[3]。

2.2 地表水變化

在與2015年和2016年環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星CCD數(shù)據(jù)進行充分結(jié)合下，通過對廣西、云南以及貴州等存在嚴(yán)重旱情的省份，就地表水資源變化情況進行比較。發(fā)現(xiàn)在2015年3月份云南某地水域面積將近584hm?，1a后同一地區(qū)的水域面積已經(jīng)縮減至不足200hm?。而貴州某地的水域面積在2015年3月份達到了3400hm?，但在2016年3月份其水域面積驟降至不足2000hm?，水面縮減率超過42%。同樣在廣西百色某水庫中，其在2015年3月份監(jiān)測獲取的水域面積超過1150hm?，1a后該水庫水域面積驟減至不足600hm?，下降幅度超過了48%。由此可見在廣西、云南以及貴州等地因受到旱情影響而出現(xiàn)大面積水域縮減的情況，由此將會使得地下水水位逐漸下降，最終直接影響到西南地區(qū)人畜正常飲用水。

2.3 旱災(zāi)對農(nóng)作物影響

監(jiān)測人員在使用遙感技術(shù)對西南地區(qū)農(nóng)業(yè)旱情進行監(jiān)測，并對獲取的監(jiān)測結(jié)果進行深入分析下，發(fā)現(xiàn)隨著旱情時間的不斷延長，當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物的長勢愈發(fā)惡劣。根據(jù)相關(guān)研究顯示，西南地區(qū)除四川外，在2015年3月—2016年3月間，各地農(nóng)作物生長活力植被指數(shù)均較生長季相比下降了至少6%。特別是小春作物包括冬小麥、油菜和甘蔗等受旱情影響作為嚴(yán)重。西南地區(qū)多省份地區(qū)出現(xiàn)了冬小麥、油菜等作物的大面積減產(chǎn)，對當(dāng)?shù)丶Z食供應(yīng)產(chǎn)生了極大的不利影響。

3 結(jié)束語

本文通過結(jié)合西南地區(qū)以往監(jiān)測獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果，通過對遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測中的應(yīng)用方法等進行分析研究，指出遙感技術(shù)可以在幫助人們精準(zhǔn)完成旱情遙感監(jiān)測的同時，使其能夠動態(tài)化地掌握地表可用水資源變化情況，并根據(jù)獲得的監(jiān)測結(jié)果對耕地受旱比例、農(nóng)作物受旱減產(chǎn)量以及旱情等級、嚴(yán)重程度等進行準(zhǔn)確了解，對指導(dǎo)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展和集中解決旱情問題提供了重要的參考依據(jù)，具有極為強大的應(yīng)用價值。

參考文獻

[1]王玲玲.基于多源遙感數(shù)據(jù)四川省伏旱監(jiān)測[D].成都信息工程大學(xué)，2015.

[2]殷飛，金世佳.遙感在農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測中的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J].干旱環(huán)境監(jiān)測，2015，29（2）：87-92.

[3]王麗濤，王世新，周藝，等.旱情遙感監(jiān)測研究進展與應(yīng)用案例分析[J].遙感學(xué)報，2011，15（6）：1315-1330.