遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息化中的應(yīng)用

聶 巖，張 珂，張錚豪

（中科光啟空間信息技術(shù)有限公司，河南鄭州 450053）

0 引言

農(nóng)業(yè)就是將土地作為基礎(chǔ)資料，借助于植物本身的光合作用以及對水和熱等資源的利用來實現(xiàn)的生物生產(chǎn)。因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著周期性、季節(jié)性、地域性、分散性等的特點，加之集成程度不高、行業(yè)特點不強、災(zāi)難具有突發(fā)性，所以通過常規(guī)技術(shù)并不能對農(nóng)業(yè)信息做到有效的掌握與控制。而遙感技術(shù)則剛好可以彌補傳統(tǒng)技術(shù)的不足，在農(nóng)業(yè)信息化中發(fā)揮出自身的顯著優(yōu)勢。

1 關(guān)于遙感技術(shù)

1.1 遙感技術(shù)概念

就字面上來看，遙感就是對遙遠信息的感知，這種感知不需要通過任何的接觸就可以進行相關(guān)信息的獲取。而遙感技術(shù)則主要借助于飛機、衛(wèi)星等的這些遙感平臺以及其他一些相應(yīng)的遙感設(shè)備來實現(xiàn)目標(biāo)和環(huán)境等電磁波信息的獲取與收集，然后借助于計算機等的技術(shù)對收集到的信息進行整理、分析與處理，這樣就可以實現(xiàn)遙感目標(biāo)和相關(guān)環(huán)境信息的快速獲得。

1.2 遙感技術(shù)特點

首先，遙感技術(shù)并不會受到地面環(huán)境的較大影響，所以在通過該技術(shù)進行信息獲取的過程中，通常都很少會被其他的一些因素限制。其次，通過遙感技術(shù)，不僅可以對可見波段中的信息進行獲取，同時也可以對微波段的信息進行獲取，所以獲取到的信息量也就會更大[1]。同時，遙感技術(shù)也具備瞬間成像特征，因此通過該技術(shù)可實現(xiàn)相關(guān)信息的快速獲取。最后，因為遙感技術(shù)屬于一種在高空中進行地表電磁波信息接收的技術(shù)，所以其數(shù)據(jù)的收集范圍也很大。

1.3 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的遙感技術(shù)應(yīng)用

因為遙感技術(shù)具有信息獲取速度快、獲取量大、外界干擾小等的諸多優(yōu)勢，所以如果將該技術(shù)應(yīng)用到當(dāng)今的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，就可以對農(nóng)業(yè)資源以及農(nóng)作物具體生長情況等的信息實現(xiàn)快速準(zhǔn)確地獲取。特別是在對大面積露天農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況的調(diào)查過程中，遙感技術(shù)更是會發(fā)揮出至關(guān)重要的應(yīng)用優(yōu)勢。就目前的農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)來看，該技術(shù)屬于一項有著非常強綜合性的技術(shù)，有著十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

2 遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)信息化中的具體應(yīng)用分析

2.1 在農(nóng)業(yè)資源調(diào)查和動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

2.1.1 在耕地資源調(diào)查中的應(yīng)用在對農(nóng)業(yè)耕地資源信息進行調(diào)查的過程中，通過遙感技術(shù)的合理應(yīng)用，可實現(xiàn)耕地資源信息的有效獲取，以此來為相關(guān)的研究與整治提供科學(xué)依據(jù)。將遙感技術(shù)應(yīng)用到耕地資源調(diào)查中的情況有很多，比如，在對2005-2015年陜西省耕地分等的長時間序列評價中，研究人員就應(yīng)用到了遙感技術(shù)，具體評價中，借助于遙感技術(shù)所具備的空間分析、土地統(tǒng)計分析以及數(shù)理統(tǒng)計分析等的這些方法，在省域、城市以及地理這三個層面上的三個空間尺度內(nèi)對陜西省的耕地數(shù)量及其質(zhì)量進行了分異規(guī)律與時空變化特征的分析[2]。本次分析所獲得到的研究成果不僅為陜西省的耕地質(zhì)量建設(shè)以及土地整治提供出了科學(xué)依據(jù)，同時也為陜西省的耕地質(zhì)量管理奠定了堅實基礎(chǔ)。

2.1.2 在農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)測中的應(yīng)用

在進行農(nóng)業(yè)面源污染的監(jiān)測過程中，通過遙感技術(shù)的合理應(yīng)用，可以讓農(nóng)田中的土壤污染、水體污染等情況得到及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)，進而為農(nóng)業(yè)污染治理提供科學(xué)依據(jù)。在農(nóng)田面源污染的監(jiān)測過程中，遙感技術(shù)的應(yīng)用案例有許多，比如，在2000-2013年對蘇州市吳中區(qū)進行NPP動態(tài)變化的模擬過程中，就應(yīng)用到了遙感技術(shù)，將CASA模型作為基礎(chǔ)，同時借助于監(jiān)督分類技術(shù)來

獲得該地區(qū)內(nèi)土地覆被動態(tài)變化情況，并將其與當(dāng)?shù)氐木唧w氣候變化相結(jié)合，對當(dāng)?shù)剞r(nóng)田生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量進行了動態(tài)變化及其原因的分析。再比如。在對新鄭市基本高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的建設(shè)區(qū)域進行研究的過程中，研究者就通過遙感技術(shù)在土壤中采集了154個樣本，然后通過室內(nèi)ASDFieldSpec3型的地物光譜儀進行分析，以此來獲得其高光譜數(shù)據(jù)，然后將這個數(shù)據(jù)作為自變量進行偏最小二乘模型的構(gòu)建，用精度檢驗的方法對各個土壤樣本中的重金屬進行最佳反演模型篩選，并借助于最佳統(tǒng)計插值法來進行此類農(nóng)田區(qū)域中土壤的重金屬插值，以此來實現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)土壤重金屬含量信息的準(zhǔn)確獲取[3]。

2.1.3 在農(nóng)田精準(zhǔn)灌溉中的應(yīng)用

通過大量的應(yīng)用實踐與研究發(fā)現(xiàn)，將遙感技術(shù)用來進行農(nóng)田含水量數(shù)據(jù)的獲取，然后借助于其他的技術(shù)來進行分析，就可以準(zhǔn)確判斷出被測農(nóng)田土壤中的具體含水情況，以此來為農(nóng)田種植過程中的精準(zhǔn)灌溉提供充分參考。比如，在對冬小麥的灌溉進行研究時，可以將六波段形式的多光譜相機搭載到無人機上，使其低空飛行，以此來實現(xiàn)冠層反光譜反射率的獲取，并將其和參考點位置的光譜反射率作差，以此來實現(xiàn)差值反射率的獲取。接下來通過相同的方法來進行土壤中各個深度含水率以及參考點含水率的差值獲取，并分別針對這兩種差值進行一元線性模型以及多元線性回歸模型的建立與驗證。通過這樣的方式，就可以實現(xiàn)被測農(nóng)田土壤含水率數(shù)據(jù)的大面積獲取，進而為農(nóng)田灌溉的精準(zhǔn)規(guī)劃提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。

2.2 在農(nóng)作物產(chǎn)量估算中的應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)信息化的應(yīng)用中，遙感技術(shù)也可以用來進行農(nóng)作物產(chǎn)量估算。比如，在吉林省德惠市進行玉米產(chǎn)量的估算中，就應(yīng)用到了遙感技術(shù)，具體估算時，將MODIS用作數(shù)據(jù)庫，借助于比值分析法來確定植被指數(shù)和玉米產(chǎn)量的關(guān)系，并進行單產(chǎn)預(yù)測模型的建立。通過研究發(fā)現(xiàn)，將多時相形式的植被指數(shù)合理應(yīng)用到玉米的產(chǎn)量評估中，獲得到的評估效果十分良好，其相關(guān)數(shù)可以達到0.825，均方根誤差僅僅在7.61，試驗點的評估產(chǎn)量和實際產(chǎn)量之間的誤差可以控制在10%以內(nèi)[4]。再比如，在2016年山東省濱州市進行冬小麥產(chǎn)量估算的過程中，借助于固定翼形式的無人機遙感平臺來進行遙感觀測和產(chǎn)量估算，具體估算中，主要是在小麥的拔節(jié)階段、抽水灌漿階段以及成熟階段進行數(shù)據(jù)采集，然后借助于最小二乘法進行了不同植被指數(shù)和小麥實際測量產(chǎn)量的線型模型建立，此次估算中的線型模型共建立了九種，然后結(jié)合冬小麥的實際測量產(chǎn)量對評價模型進行分析，以此來實現(xiàn)模型的合理優(yōu)化，借助于優(yōu)化之后的模型，可以實現(xiàn)冬小麥生長情況以及產(chǎn)量的科學(xué)評估。

2.3 在農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測和警報中的應(yīng)用

將遙感技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)信息化中，也可以憑借著先進的技術(shù)優(yōu)勢來進行農(nóng)業(yè)災(zāi)害的監(jiān)測和警報，通過這樣的方式，就可以讓農(nóng)作物的病害、凍害、蟲害、洪澇災(zāi)害等得到及時的發(fā)現(xiàn)與治理，同時也可以在災(zāi)害過后對農(nóng)田的實際損毀程度以及農(nóng)作物的減產(chǎn)情況等作出科學(xué)評估。在農(nóng)業(yè)災(zāi)害的監(jiān)測和警報中，遙感技術(shù)的應(yīng)用實例也有很多，比如，在對寧夏枸杞進行病蟲害的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測和警報系統(tǒng)建設(shè)過程中，就將遙感技術(shù)作為一種關(guān)鍵技術(shù)來加以應(yīng)用。該系統(tǒng)通過智能終端的傳感器來實現(xiàn)病蟲害方面數(shù)據(jù)信息的采集，并借助于GPS來完成定位，然后借助于網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)的數(shù)據(jù)傳遞到服務(wù)端，服務(wù)端會對這些數(shù)據(jù)進行整合與分析，以此來及時發(fā)現(xiàn)病蟲害發(fā)生位置、發(fā)展情況和未來的發(fā)展趨勢等。通過這樣的方式，讓寧夏枸杞種植過程中的病蟲害問題得到了有效管理，在保障了其產(chǎn)量的同時也使其質(zhì)量得到了良好保障。由此可見，將遙感技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)災(zāi)害的監(jiān)測和報警中，可以讓相關(guān)災(zāi)害得到及時的發(fā)現(xiàn)、上報、預(yù)防和治理，以此來保障農(nóng)作物的產(chǎn)量與質(zhì)量。

3 結(jié)束語

綜上所述，在當(dāng)今的社會經(jīng)濟與科學(xué)技術(shù)發(fā)展中，農(nóng)業(yè)種植與管理也開始朝著信息化的方向發(fā)展。在農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域中，遙感技術(shù)的應(yīng)用可以有效提升農(nóng)業(yè)資源調(diào)查和動態(tài)管理質(zhì)量，對農(nóng)作物的產(chǎn)量做出合理估算，并對農(nóng)業(yè)災(zāi)害做出及時有效的監(jiān)測與警報。通過這樣的方式，不僅可以讓農(nóng)田的利用率得以顯著提升，同時也可以對農(nóng)田治理加以良好規(guī)劃，避免農(nóng)田治理過程中不必要的經(jīng)濟和資源浪費。因此，在具體的農(nóng)業(yè)信息化應(yīng)用和發(fā)展中，技術(shù)人員一定要充分注重遙感技術(shù)的合理應(yīng)用，以此來保障農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量，促進我國農(nóng)業(yè)的良好發(fā)展，這對于我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的保障和社會經(jīng)濟的發(fā)展都將有著十分深遠的意義。