遥感技术在农业气象灾害监测中的科普研究

朱娱莹 姜璐 姜方达

摘 要：农业气象灾害的监测和预警是农业灾害防御和灾后恢复重建的重要环节。遥感技术在农业气象灾害监测和预警中具有独特的优势，可对大范围内的农业气象灾害进行实时监测和及时预警，从而可为防灾减灾工作提供科学依据。介绍了遥感技术及农业气象灾害监测具体内容，分析了遥感技术在农业气象灾害监测中的应用价值和具体应用，为农业气象灾害监测和预警提供一定的参考。

关键词：遥感技术；农业气象；灾害监测；科普研究

中图分类号：S127 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）02–0-03

尽管我国农业发达，但其在生产过程中容易受到气象条件的影响，气象灾害的发生会严重威胁农业生产安全，并且随着其范围的扩大，更会导致当地农业经济发展受到阻碍。相关部门应做好农业气象灾害监测工作。传统监测过程受科技水平的限制，监测数据并不准确，无法发挥农业气象灾害监测工作的作用。

随着时代的发展，各类先进技术应运而生，其中遥感技术作为新型的科學技术，能够规避传统监测工作问题，提高农业气象灾害监测效率，同时遥感技术的经济性、动态性、时效性均较高。相关部门应准确应用遥感技术，做好动态监测，评估气象灾害，为农业持续发展提供技术参考。

1 遥感技术与农业气象灾害监测的概述

1.1 遥感技术的概述

遥感技术是一种利用多种传感设备，依据探测地物的电磁波辐射特性，对远距离目标所发射或反射的电磁波进行收集、处理，并最后呈成像，从而能够对地球表面进行全方位监测的综合技术。在全球气候变化研究中，遥感技术发挥着越来越重要的作用，可以实现对大范围内的资源环境和生态环境的动态监测。目前，全球资源环境和生态环境监测中，遥感技术主要应用于监测地表植被生长状况、土壤覆盖、植被覆盖和土壤退化等，并能有效地提取地表信息，为资源利用、生态保护以及生态恢复提供科学依据[1]。

遥感技术是在卫星、航空和地面的基础上发展起来的一种综合性遥感技术，由电磁波的空间探测系统、地面系统和遥感应用系统3个部分组成。遥感技术在农业气象灾害监测中具有独特优势，可对大范围内的农业气象灾害进行实时监测、及时预警，可为防灾减灾工作提供科学依据。遥感技术可实时、动态地获取灾害发生前、中、后的农业气象灾害信息，从而为农业气象灾害的预防与治理提供科学依据。

我国常用的农作物生长状况遥感监测方法主要包括作物长势监测法、产量估算法、农作物分类识别法等。其中，作物长势监测法可在作物生长关键时期进行快速测定，通过获取作物生长信息，从而判断其所处生长状态；产量估算法可通过测定农作物的产量信息，从而计算出农作物的实际产量；农作物分类识别法是将遥感数据与统计数据相结合，从而判断不同种类农作物的种类和长势，并可根据作物分类结果对不同类别进行准确识别。

遥感技术在农业气象灾害监测中具有动态实时性强、空间分辨率高、数据获取便利等优点，可在短期内迅速掌握灾情信息。遥感技术在农业气象灾害评估中主要是通过对农作物生长状况进行检测，从而对农作物受灾面积进行计算。遥感技术在农业气象灾害监测中的应用主要包括3个方面：一是应用卫星、飞机等航空航天系统采集大面积地面样本，从而实时监测灾害发生时农作物的面积；二是通过观测不同的地物，建立相应的模型，利用模型对不同地物进行分类处理，从而实时监测灾害发生时农作物的长势；三是应用于农业气象灾害灾后恢复重建中，主要是利用卫星遥感技术监测和评估植被生长状况、土壤覆盖和土壤退化状况。

遥感技术主要由地面系统和信息处理系统组成。其中地面系统是遥感技术中最为重要的部分之一。地面系统主要包括接收天线、雷达系统、卫星平台等，接收天线是地面接收信号的重要设备之一，雷达系统可用于获取地物物理参数和运动状态参数，而卫星平台则是用于发射和接收卫星信号的设备。信息处理系统是将传感器获取的遥感信息进行处理，提取所需信息的设备。

遥感技术具有成本低、时效性高、范围广等特点，其在农业气象灾害监测中应用前景广阔。但是目前我国遥感技术仍处于起步阶段，在卫星影像获取、处理以及遥感信息提取等方面还存在一些不足，需进一步提高数据采集质量和处理精度。在农业气象灾害监测中使用遥感技术不仅能提高工作效率，还能为农业生产提供决策支持。

1.2 遥感技术的发展

遥感技术是20世纪60年代以来发展起来的一种新型且快速获取空间和地面信息的手段。目前，遥感技术已从地面扩展到高空，从静止扩展到动态，从可见光扩展到微波波段。由于地面观测受天气、地形、大气等因素的影响，使遥感技术受到限制。遥感卫星能在大气层外实现对地球表面的高空间分辨率和时间分辨率的观测，这在很大程度上弥补了地面观测的不足。

目前，遥感技术在农业气象灾害监测方面主要有2种应用模式，一，是地面观测模式，二是高空观测模式。这2种模式各有优势。地面观测模式可以很好地实现对灾害的监测，但是需要配备相应的观测设备，而高空观测模式则能够实现对灾害的实时监测。随着遥感技术和遥感设备技术的发展，高空观测模式将成为今后遥感技术在农业气象灾害监测中广泛应用的主流模式[2]。

随着全球定位系统、地理信息系统以及遥感技术与计算机技术、网络通信技术等在农业气象灾害监测方面的不断完善，农业气象灾害监测变得更快速、更精确。遥感技术与其他农业气象灾害监测手段相结合，可以使农业气象灾害监测工作从宏观尺度向微观尺度转变，从而更好地为我国农业生产服务。

1.3 我国农业气象灾害监测的概述

我国农业气象灾害监测预警体系已初步建立，在全国范围内建成了由国家、省、地市、县4级构成的农业气象灾害监测预警体系，并配备了相应的仪器设备，形成了较为完整的国家农业气象灾害监测网络。随着经济社会的发展，我国农业气象灾害监测预警体系建设进一步加强，大力推进了全国农业气象灾害监测预警信息共享平台建设、全国农业气候区划工作，加强了农业气象灾害监测预警科技攻关与技术服务，并且开展了农业气象灾害风险区划研究。

2 遥感技术在农业气象灾害监测中的应用价值

2.1 增强灾害预报能力

由于农业防灾检查工作所负责和所涉及的内容较多，其涉及的学科知识也较为烦琐。同时，农业防灾检查工作的具体作业各环节相辅相成，又相互制约，因此工作质量并不理想。卫星遥感技术的应用能够规避在传统农业房屋检查工作中的问题。

气象监测和预报是防灾减灾工作的基础，增强监测力度，保证预测的准确性。作为目前较为先进的科学技术之一，卫星遥感技术可以在极大程度上提高农业防灾减灾工作水平，切实提高气象灾害预报质量，避免灾害发生对农业生产造成经济严重损失。

2.2 扩大监测范围

遥感技术主要是通过收集地面信息，根据地面图像的变化判断气象灾害的影响范围，因此可以保证其监测工作的准确性。传统的监测受到设备的影响监测范围比较有限，无法实现全面的监测，得到的数据并不完善。遥感技术的应用能够扩大其监测范围，全方位监测特定区域的地面信息，了解该区域的具体情况，掌握区域内的土壤信息，从而为当地农业种植提供较为完善的数据支撑。

2.3 提高农业现代化水平

农业生产是一项系统化的工作，在生产过程中所需要的劳动力较为庞大。传统的农业生产过程中，种植人员需要投入大量的精力与时间监测农作物生长情况，但由于其技术水平的限制，在實际生长过程中仍会受到外界因素影响，尤其是气象灾害会导致农作物产量、品质逐渐下降，无法满足大众的需求。遥感技术的应用则能够切实规避传统生产过程中的问题。

同时，随着我国科学技术水平的发展，农业生产结构发生了调整，农业生产逐渐向现代化、智能化方向转变。因此，工作人员在实际的农业生产过程中应用遥感技术，能够丰富现代农业内涵，提高预报监测工作质量，为后续农业生产结构转换提供技术支撑[3]。

3 遥感技术在农业气象灾害监测中的具体应用

3.1 旱灾监测

旱灾是农业种植中最为常见的气象灾害之一，对农作物的影响较大。旱灾主要表现为雨水短缺、土壤中的水分含量持续下降、农作物无法获得充足的水资源，从而导致农作物光合作用降低，严重影响农作物生长质量。传统旱灾监测主要是通过天气预报和种植人员经验判断土壤的性质，分析土壤中的水资源，了解天气变化趋势进行，这种方式会导致监测工作存在较大的误差。

工作人员可以通过遥感技术开展旱灾监测。遥感技术可以通过遥感设备监测农作物的生长形态，判断土壤中的含水率。例如，微波遥感技术能够实现全天连续监测分析土壤中的含水率，通过模型演算的方式判断数据的变化，让种植人员能够及时掌握土壤中的水资源比例。

在农作物的具体作业过程中，土壤中的介电参数会影响到土壤含水率监测结果。因此，工作人员可以利用微波遥感技术监测农作物的生长形态，并指定波段的微波开展分析，根据所反射回来的微波判断农作物的生产状态。其监测主要是以数据为主，根据不同农作物不同生长阶段的水分需求开展综合分析，判断旱灾情况是否会对农作物产生较大的影响。如果其影响较大，则需要采取一系列的措施进行改善，进而降低其危害。微波遥感技术的具体应用过程中，需要连续监测其干旱情况，对指定对象数据开展综合评估，并根据不同区域发布的旱情图进行综合分析，从而使监测工作能够符合不同阶段的农业生产需求，提高地域信息的准确性。

3.2 洪涝监测

洪涝灾害是农业气象灾害的组成部分之一，其危害程度与旱灾相当。洪涝灾害主要是指在短时间内降雨量骤降，土壤的含水率持续上升。洪涝灾害会导致农作物的根系腐烂，进而影响农作物的生长发育，甚至会导致农作物死亡，影响农业种植效益。传统的洪涝灾害监测过程中存在着诸多问题，对于洪涝灾害的判断并不准确，同时当发生洪涝灾害以后，种植人员没有多余的时间对农作物进行抢救，大部分农作物根系会受到影响，

遥感技术能够切实规避传统洪涝灾害监测过程中的问题，该技术主要是通过对洪涝灾害水体面积及深度，判断其发生面积及影响程度。在具体应用过程中，工作人员可以通过传感装置对水体、土壤以及农作物的数据开展综合分析，判断洪涝灾害水体面积，对其发展进行实时监测。

目前，我国遥感技术在洪涝灾害监测过程中，主要是通过电磁波反射方式开展作业，通过该技术能够快速帮助工作人员了解洪涝灾害发生前的地面图像、洪涝灾害发生以后的实时水体面积变化程度，并对比两者之间的差异，从而能够掌握其影响范围。

此外，工作人员可以通过无人机开展作业，通过雷达遥感技术获取水体信息。外界的影响对于无人机较小，即便是恶劣天气也可以进行应用无人机。随着我国科学技术的持续发展，无人机已经能够准确监测到降雨的面积、大小，其精度正持续上升，可以有效提高洪涝灾害预警工作质量。在评估过程中，工作人员需要严格按照相应信息开展准确评估，如灾害因子、孕灾环境、承灾体监测，通过该技术对其位置、时间开展全方位判断，也可以通过模型估算其受灾情况。

3.3 冻害监测

我国北方区域气温较低，冻害主要发生在北方区域。冻害天气对于农作物的影响较为复杂，容易阻碍农作物生长。适宜的气温对于农作物的生长具有重要意义，一旦发生冻害，农作物便无法正常生长，严重的还会导致农作物出现大面积死亡，以及农作物的产量持续下降。

作为我国新兴的技术，遥感技术可以通过光学传感器有效开展综合监测工作，减少冻害对于农作物的影响。工作人员可以通过相应设备收集地面农作物的植被指数，采取算法对时间顺序进行精准计算，通过时间变化的方式监测地面气温变化情况，并做好搜集与分析工作，收集冻害发生期间地面的遥感图像。遥感技术能够帮助工作人员准确、高效地判断出监测区域是否出现冻害及其影响范围和程度，从而及时采取补救措施。

3.4 风雹监测

风雹灾害的产生与强对流天气有关，具有较强突发性，表现为持续时间较短，但危害较大。风雹灾害会导致农作物出现各类不良现象，如倒伏、折断，严重者还会导致农作物出现死亡，进而影响其产量和品质。

在风雹灾害预警过程中采用遥感技术开展作业，能够评估灾害发生后的危险程度，并进行提前判断和识别。发生风雹灾害以后，农作物的植被指数会出现下降的趋势。遥感技术的应用可以收集农作物的光谱反射率，了解农作物的植被指数信息，分析灾害前后的遥感图像，进而了解灾害空间分布面积，掌握对农作物的破坏程度，并制定相应的解决措施。

3.5 雪灾监测

雪灾主要发生在冬季，属于常见的农业气象灾害。雪灾严重时会影响农作物返青，部分农作物甚至会冻死，进而影响作物的产量与质量。农牧区发生雪灾时会导致植被被大雪覆盖，牛羊饲料出现紧缺，甚至断粮的情况，会给农业种植人员以及牧民造成一定的经济损失与危害。通过遥感技术对其进行监测，工作人员可以获得灾害发生区域的地面图像和相关信息，了解其覆盖面积，分析雪层厚度，为雪灾救援提供指导工作[4]。

4 结束语

农业气象灾害对于农业经济的影响较大，遥感技术能够准确监测气象灾害，对农作物开展全方位保护，从而提高农业生产质量。遥感技术具有较强的优势，如时效性、经济性、空间性，能够降低气象灾害损失，为其提供可靠客观的基础信息，增强农业种植人员的应急能力，从而实现当地农业经济的稳定与持续发展。

参考文献

[1] 孙铭谦，曲原，陈红磊.基于GIS支持下的农业气象灾害监测系统的开发与应用[J].吉林农业，2019（5）：103.

[2] 赵兵杰，李阳.农业灾害监测中遥感技术的应用探讨[J].居舍，2019（6）：154.

[3] 朝鲁门.利用卫星遥感技术进行气象灾害监测的研究[J].吉林农业，2018（18）：124，127.

[4] 杨春娇，王鹏.农业气象灾害监测预测技术的研究进展[J].吉林农业，2018（16）：98.