遥感技术支持下的农业灾害监测与管理

南京市第二医院 李童卫

上个世纪70年代以来，由于全球环境污染严重，气象灾害越来越多，严重地影响了农业生产，而农业生产又紧密联系着人们赖以生存的粮食以及水等资源。我国处于东亚季风区，被称作是世界上气象脆弱区之一，是气象灾害的多发区域。随着科技的不断发展，将卫星遥感技术应用在农业灾害的预测与作物的生产评估等方面，有很好的发展前景。

1 我国农业灾害的现状

我国有史以来就是一个农业生产大国，但同时，我国也是世界上农业灾害最为严重的国家之一。农业灾害作为自然灾害中影响最大，造成损失最严重的灾害，它的发生会对我国的粮食生产产生巨大的影响。据统计，上个世纪中叶以来，我国农业每年的受灾面积虽然一直处于变化当中，但年平均受灾面积达到了3986万公顷，年平均成灾面积达到近2000万公顷；1995年以后，在全球气温变暖的环境下，气象灾害造成我国经济损失高达一千亿元，1998年达到了最高的三千亿元。如此严重的农业灾害导致了我国农作物减产，农业经济混乱，威胁着我国人民的生活，影响着我国其他产业的发展。因此，加强对农业气象灾害的研究对确保我国粮食产量、农业发展、农民增收以及新农村建设有着至关重要的作用。

2 卫星遥感技术的介绍

2.1 我国农灾监测技术的发展

一直以来，在我国农业技术方面采取的农业灾害传统检测方法是在田间定点或随机抽查检测，这种方法得出的数据没有较大的准确性，虽花费了较大的人力、物力与财力，却也得不出精确的数据。这种传统的方法既费时费力又效率低下，很容易造成预测及估算结果的误差，影响我国的农业生产。

上个世纪60年代开始，在国外开始流行遥感技术。随着科学技术的不断进步，我国也开始引进国外先进的卫星遥感技术。在农业生产的过程中成功引进的这项高科技技术，弥补了我国传统农业灾害监测方法的不足之处，它从宏观角度，对农作物实时进行监测，在全国范围内统计出数据，成为传统监测方法的数据补充。

我国农业遥感技术最先监测的是小麦与水稻，上世纪80年代末期，我国已经开始对主要的粮食生产区进行遥感监测与预报。到上世纪末，全国的小麦监测都已经形成日常业务，并且在玉米、水稻等主要农作物领域也开展了正常的遥感监测。

到最近几年，我国的卫星遥感技术已经初步成熟，在气象灾害方面，建立了一个地——空构成的三维立体监测系统。特别是地面站网监测，它是农业气象灾害预测的基础，也是其他气象技术发展的基础。目前，我国的地面站网监测对于旱情监测的准确率已经达到了80%以上。尤其是在江苏省，使用了3 S技术与计算机监测技术相结合，在地面增加了7个监测点，接收的数据为灾害的预测提供了数据保障。

2.2 卫星遥感技术简介

卫星遥感技术是通过卫星传感器收集地面目标反射的电磁波，再将这些电磁波进行统计分析处理，从而获得需要采集的信息。它不直接接触观测对象，通过电磁波实现观测的定位、定量与定性描述。

遥感技术是当代高新技术的一个重要组成部分，是结合了计算机、空间、电子、地理技术，搜集涉及农业生产的各方面信息。它将收集的信息处理后，采用可视化的信息输出，既是一种对地观测技术，又是一种信息获取的方法。

3 卫星遥感技术的重要作用

3.1 提高农业灾害的预报能力，减少农业损失

通过运用先进的科学技术，可以提高人们减灾救灾的主动权与积极性，现在，依靠科学已经是防灾减灾的根本途径之一。减轻农业灾害是一项复杂的工作，它涉及到不同部门、不同地区及不同学科之间的知识与技术，它包括了灾害的监测预测、防灾抗灾以及救灾等工作。这几个环节互相影响互相制约，而灾害的监测与预测又是这几项工作的基础，因此加强监测与预测的准确性显得非常重要。21世纪，科学技术是第一生产力，采用先进的卫星遥感技术可以直接提高对农业灾害的预报水平，减少农业生产的直接经济损失。

3.2 扩大监测范围，保卫生态环境

从上世纪80年代以来，我国的遥感技术已经从天气气象预测扩大到旱情、洪涝、病虫害等方面的监测，现在已经可以应用到海冰监视、地震预测以及环境监测、水质监测等其他方面。卫星遥感技术扩大范围的使用，可以在生态环境日益恶劣的情况下，尽早预测出环境问题，及时采取措施，保护我们赖以生存的地球环境。

3.3 促进农业生产的现代化

作为传统农业大国的中国，一直以来都靠着丰富的劳动力进行生产。随着科学技术的发展，我国农业也开始提倡农业生产的现代化。在我国从传统农业向现代化农业转化的过程中，要靠现代工业和现代科学技术，其中卫星遥感技术就是一项非常重要的科技，将其应用到我国农业生产中，作为技术武装，丰富我国现代农业的内涵。

4 卫星遥感技术在农业灾害预防中的应用

4.1 旱情

在农业生产中，旱情是我国农业中最常见而且影响力最大的灾害。根据不完全统计，每年由于旱灾造成我国农业减产的直接经济损失就占据我国全部灾害经济损失的一半以上。发生旱情，就说明降雨少，农作物的叶片为了保持自身的水分，会紧闭叶孔，温度升高，作物的叶绿素含量下降，导致作物枯萎。因此，可以通过监测地表温度、作物的植被指数来预测旱情。

在遥感技术中，主要使用热惯量法和作物水分胁迫指数法监测农业旱灾。热惯量法主要是针对作物分布较为稀少的田块，首先研究土壤水分对土壤温度变化的影响，采集卫星遥感技术收集的图像研究昼夜温差，反映农业旱情；而作物水分胁迫指数法则是针对作物覆盖良好的田块，通过收集作物上层与上空的温度数据，分析处理出作物的含水量，得出农作物的干旱情况。这些方法选择温度植被干旱指数和条件植被温度指数，考虑了天气温度、空气湿度与植物水分数据，因此，有较好的准确性。

4.2 洪涝

洪涝灾害是一项突发性强，危害性十分大的灾害。洪涝灾害不仅会危及农业作物，还危害我们的生产生活。据统计，我国每年平均有700多万公顷土地遭受洪涝灾害，造成的直接损失达到近200亿元人民币，占自然灾害损失的30%左右。严重的洪涝灾害可能会淹没农田，此时可以采用归一化植被指数实现对水灾面积的预测，通过分离水体面积和一个周期的水体分布图像进行准确的配置，获得洪涝发生的面积。洪涝会抑制作物生长过程，表现为植物叶子发黄、枯萎等现象，卫星遥感监测其植物数据之后，会得出异于其他正常作物的数据，统计这些数据可以获得洪涝对农作物的危害程度。

目前，我国的洪涝灾害监测遥感技术已经较为成熟，针对洪涝周期较长，无法完全实时监测的缺点，采用了微波遥感技术，它不受时间与天气的影响，可以全天候监测洪涝的动态信息，保证及时发现洪涝灾害的趋势。

4.3 冻寒灾

冻寒灾害也是我国较为常见的农业自然灾害之一，它是指在生长期间由于温度过低导致作物的伤害，轻度的冻寒灾可能会延迟作物生长，影响作物发育进程；严重的冻寒灾会导致作物的大面积死亡，农作物大幅度减产。与传统监控冻寒灾的技术相比，卫星遥感技术可以快速准确预测冻寒灾的发生时间与发生范围。当冻寒灾害发生时，作物的根部或者叶片的组织部位会受到损伤，抑制作物的正常生长，卫星可以将冻寒灾发生前后的遥感图像进行比较，分析处理地面的植被指数，对农作物的冻寒灾进行数据识别。不同程度的低温对作物的影响程度不同，同样的低温对不同成长阶段的作物影响程度也不一样，因此要科学合理地选择实时监测的遥感数据，在冬季农作物回复活性前及时获取图像数据，以便以后数据之间进行对比。

4.4 环境监测

卫星遥感技术还可以应用在自然生态环境监测方面。它可以监测农村生态数据、城市开发建设状况、矿产资源、草地覆盖状况、森林覆盖状况、生物多样性及生态功能等情况，实时监测城市、农村的空气质量与遥感数据图像，监测周期在10至15天，空间分布率在50～100米。用卫星遥感监测，可以获取较为准确的环境数据信息，及时提供给决策者，针对环境问题，采取有效措施，减少环境污染，保护我国的生态环境。

卫星遥感技术不论是经济性、时效性、准确性上都比传统农业灾害预测方法有着不可比拟的优点，它逐渐成为我国农业灾害监测的主要手段。因此，要提高卫星遥感监测的使用范围和监测的准确度，必须要进一步加强研究不同作物受到不同灾害影响后的光谱变化特征及电磁波范围，为农业灾害的分析提供第一手准确的数据资料打下坚实的理论基础，并结合专家意见与计算机技术，建立农业灾害数据库，为以后的农业灾害预警提供资料。

在未来的监测中，我国还必须要进一步加强遥感、全球定位系统以及地理信息系统的集成，建立健全和完善信息农业卫星遥感技术与监测评价系统，及时获得农业灾害种类、受灾面积、程度等数据信息，并精确定位灾害地点，评估和分析灾害，为农业主管部门提供信息支持，让它们及时采取措施，做好减灾救灾工作，尽量减少农作物的经济损失。

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