遥感技术在精确农业中的应用

肖长洪等

摘 要：在介绍遥感技术和精确农业基本概念的基础上，以精确农业和遥感技术的关系为切入点，对遥感技术在精细农业中的应用进行了阐述，指出遥感技术能推动精确农业的发展。最后，根据遥感技术在精确农业应用中面临的问题，给出了解决问题的建议与对策。

关键词：遥感技术；精确农业；应用

中图分类号 TP79 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）05-91-02

1 遥感技术

遥感技术是指应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标反射和发射的电磁波特性记录下来，通过分析，完成远距离识别物体，并揭示出物体的特性及其变化的综合性探测技术[1]。遥感技术是由遥感器、遥感平台、信息传输设备、接收装置以及图像处理等设备等组成的。

遥感技术是兴起于20世纪60年代的一种实用的探测技术，是一门内容涉及物理学、数学、计算机技术等基础学科的综合性边缘学科。遥感技术最早是应用于军事领域，到20世纪80年代，欧美一些发达国家在提高农产品市场竞争力目标的驱动下，通过不断的理论与实践率先意识到将遥感技术应用到农业生产上，它能起到节约劳动成本、提高农田产出率、减少环境污染、缓解资源紧张和保护生态环境的作用。至此，遥感技术开始大范围地应用到农业实践中去。

2 精确农业

精确农业（Precision Agriculture，也称精细农业、精准农业）是指利用全球定位系统、地理信息系统等现代高新技术，获取农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素（如土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等）实际存在的空间及时间差异性信息，分析影响小区产量差异的原因，并采取技术上可行、经济上有效的调控措施，区域对待，按需实施定位调控的“处方农业” [2]。

精确农业是高新技术与农业生产相结合的新型农业模式。其技术思想就是在农业生产活动的过程中，应用现代高新技术，尽可能多地获取作物和农田的有用信息，因地制宜地做出决策，并准确地付诸实施，以节约投入、增加产出、提高投入物利用率、减少环境污染为目的。精确农业具有时间与空间精确性、活动人为性、生态保护性、效益最佳性、发展持续性等特征[3]，所以它是知识经济时代农业可持续发展的必由之路，是可持续农业的有效发展模式。

3 遥感在精确农业中的应用

随着经济的发展和社会的进步，传统农业因成本高、产量低而不能适应新时代的要求，新型农业应运而生，传统农业向新型农业转型具有历史必然性。精确农业作为现代化农业理念，因其产量高、投入少，符合节约资源、保护环境的要求，被广泛运用到现代化农业生产上来。精确农业技术的关键在于获取农业田间数据，遥感技术是精确农业获得田间数据的核心来源。可以说，没有遥感技术的服务，就没有精细农业的发展。

目前遥感技术已广泛地应用于农业、林业、考古、军事侦察、空间物理探测、石油探测，地质勘测和地图测绘等。其中遥感技术在农业中的应用最广泛。遥感技术可以客观、准确、及时地提供作物生态环境和作物生长的各种信息。它在精确农业中的应用主要是利用绿色植物光谱理论。植物具有与众不同的不同光谱特性；同一种作物在不同时期和不同生理条件下，也有不同的光谱反射能力，这成为估算植被类型、长势的依据。遥感技术在精确农业中的应用主要表现在如下5个方面：

3.1 估算农作物播种面积 政府和社会公众历来高度重视农作物播种面积的变化情况，它是国家制定粮食政策等经济政策的重要依据，及时、准确获取农作物种植面积对政府制定粮食政策、农业生产及农村发展政策具有重要的意义。遥感技术因其获得的信息客观准确、覆盖面积大以及省时、省力、费用低等优点，被广泛运用到农作物播种面积的估算上。利用遥感技术，能调查农作物覆盖面积，调查结束后得出准确的数据和分布图件，通过对这些数据的处理，可以估算出农作物的播种面积。此外，遥感技术的利用可以有效避免某些政府官员为获得政绩，单位或个人为骗取政府资金支持等，虚报农作物播种面积。如通过NOAA卫星遥感影像的绿度值，了解大面积作物的播种分布情况。

3.2 监测作物长势 作物长势是作物生长发育状况评价的综合参数，长势监测是对作物苗情、生长状况与变化的宏观监测[4]。利用遥感技术对作物生产的每个阶段进行监测，获得时间序列图片、图像，对这些图片、图像进行处理得到有用信息，能直观显示出作物生长发育的节律特征和时空变异性的信息。生产者可以通过利用这些信息，了解不同生长阶段中作物的长势，采取相应的措施进行田间管理。如：根据作物叶片反射光谱颜色的变化判定它的营养状况，制定相应的施肥方案，实施精确施肥；根据作物冠层光谱反射特征所反映的冠层温度、叶水势来判断作物现有水分状况，制定相应的灌溉措施，实施精确灌溉；根据作物叶片光谱吸收特征的变化（如吸收峰的移动、吸收幅值的升降）来判断其生理状况，制定相应的植保措施，实施精确喷药。

3.3 估算作物产量 作物产量是重要的经济情报，因此每个国家都很重视作物产量的估算，并依托本国的技术水平和综合国力，以其最快的速度在作物收获的前后估算作物的产量。最初用于估产的遥感技术是农学估产，在随后的发展过程中出现气象学估产和统计估产的模式。20世纪70年代之后，欧美发达国家率先将遥感技术应用到作物产量估计这个领域上来，大大提高了作物估产的精确度。我国早期的遥感技术主要是用于作物估产。早在“六五”时期，我国就已经开始运用卫星技术尝试对局部农产品产量进行预估。在随后的发展中，我国气象局、中国科学院以及许多大学、研究所都对农业遥感估产技术起到了实践和创新推动作用[5]。生产者可以根据各种植被指数，主要是比值植被指数（RVI，Ratio vegetation Index）和归一化植被指数（NDVIK， Normalized Difference Vegetation Index）来估算农作物产量，实施农业宏观调控。2008年我国发射的“遥感卫星4 号”，其主要功能之一就是采集农作物的产量数据。

3.4 作物生态环境监测 作物生长需要从空气、水和土壤中获取营养元素，不同作物在不同时期对光、温、水、气、土、肥的要求各不相同，这就要求生产者密切关注作物生长发育的生态环境。遥感技术能实时监测土壤侵蚀面积、土地盐碱化程度及其变化趋势，也可以对土壤水分养分和水体环境及水体污染等作物生态环境进行动态监测，生产者能根据气象卫星所提供的资料和该作物在某一些地区的生长特点采取相关措施，提高作物的产量和质量。

3.5 灾害损失评估 气候异常、极端天气会对作物生长产生很多不利的影响， 进而限制作物的产量与质量。在无法保证一年四季都能风调雨顺的情况下，利用遥感技术预测气象灾害具有不可小觑的重要意义。生产者能根据遥感技术所提供的资料、该作物在某一些地区的生长日历（拔节、开花等）特点并结合气象卫星所获得的资料，可获得有关洪水泛滥成灾面积和灾情程度的较为准确的结果；还能利用遥感技术提供的信息结合依据实际受灾情况，采取补种、浇水、施肥或排水等灾后生产自救措施。目前遥感技术已成熟地运用于监测作物受灾程度、作物受旱涝冻等灾害影响的面积、评估作物受灾害的损失上。

在我国， 由于耕地的数量减少与质量下降，耕地保护已经成为实现农业可持续发展的一个重要战略任务。我们可以利用遥感技术对该地区可能发生的气象灾害、土壤水分的保证率和流行性病虫害等发生早期警报，让生产者在生产的过程中及时做好防范，最大限度上减少灾害带来的损失，确实保护耕地。

4 遥感技术在精确农业应用中面临的问题与对策

4.1 建立健全图像解译机理 感解译是从遥感影像中识别和提取某种影像，并赋予其特定的内涵和属性的专业化过程。解译遥感影像是成功应用遥感技术的关键步骤。遥感技术提供的信息准确与否，很大程度上取决于图像的解译是否合理正确。目前，我国图像解译机理尚不健全，故必须深入开展农业遥感图像解译机理研究，建立土壤结构、地形、植物营养、含水量、病虫草害等因子在遥感图像中的解译标志， 实现农作物征兆信息的智能化提取。

4.2 扩大遥感技术在农业领域的应用范围 目前我国遥感技术在农业领域中主要应用在水稻、玉米、小麦等主要农作物上，而在麻类、花卉、烟草、食用菌等其他主要作物上还未应用上遥感技术。为了提高我国农产品的国际竞争力，发展高产、优质、高效的农业，生产更多质量有保证、数量有保障的农产品来满足国民对农产品的需求，避免农产品物价波动幅度偏大，影响国民经济的稳定发展，必须扩大遥感技术在农业领域上的应用范围。

4.3 扩大遥感技术的普及范围 近年来，我国虽大部分地区不再使用牛耕的传统农业生产方式，但生产方式与发达国家相比依然很落后，农业技术的普及和推广程度偏低，遥感技术的使用者少之又少。这些资金和技术上的限制，导致我国农业的国际竞争力较弱，有些农产品的供给量不能满足国民的需求，限制了我国经济的平稳发展。因此，国家必须加大对“三农”的支持力度，让更多的农民能应用上并懂得在农业生产过程中使用遥感技术，真正做到农业技术的发展与生产实践紧密结合，并为农业的发展服务。

5 总结

遥感技术的迅速发展使得遥感技术在精确农业中的运用成为势不可挡的趋势。遥感技术的运用提高了精确农业的科学性和合理性，在遥感技术支持下的精确农业具有技术性强、定量化、定性化的特点。精确农业的发展也离不开遥感技术提供的强大技术支持。随着人类社会的进步、科技水平的提高，将会有更多新的先进的技术运用到遥感技术上，因此必须不断利用跟踪新技术的发展动向，把先进的技术快速运用到遥感技术建设中去，才能加快农业的发展速度。

参考文献

[1]秦其明.“3S”技术在精细农业发展中的应用研究[J].湖南农业科学，2007（5）：153-156.

[2]秦其明.“3S”技术在精细农业发展中的应用研究[J].湖南农业科学，2007（5）：153-156.

[3]唐延林，王人潮.遥感技术在精准农业中的应用[J].现代化农业，2002（2）：33-35.

[4]张旭，王改梅.遥感技术在精细农业发展中的应用[J].绿色科技，2011（7）：211-212.

[5]黄惠珍.遥感技术在我国农业生产中的应用[J].科技信息，2010（24）：46. （责编：徐世红）