农业遥感监测技术在农业种植领域中的应用研究

随着我国各项科学技术的快速发展，遥感技术的应用得到了更为广泛的利用，农业遥感技术不仅是节约资源，还可以在应用中有效收集农业资源及农业生产信息，进行全方位的精准分析、定位、定量，指导将其进行科学合理的应用。文章介绍了农业遥感技术在农业资源调查、产量调查、病虫害、灾情监测预警等领域起到的重要作用，以期为我国农业政策方针的决策者提供可靠的参考依据。

遥感技术在我国的各行各业均有所应用，在农业中使用遥感技术，对于节约劳动力，精准确定管理模式，将起到积极作用，在资源管理过程中应用遥感技术，对于提高农业资源管理水平有积极的帮助，对遥感技术在农业种植的经济效益中也发挥巨大的作用。

一、典型农业遥感技术介绍

农业生产在一定程度上具有不可预测性，其中受自然环境、气象灾害、地质灾害以及种植管理欠缺等因素的影响，农业生产虽存在诸多变量，但也不是无规律可循的，面对不确定性带来的挑战，我们其实可以通过农业监测来达到管控和预警的目的。

1、农业遥感技术的定义

农业遥感技术是一种利用航空或卫星遥感数据，结合地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）等技术手段，对农田进行远程监测和分析的方法。通过收集和分析农田的光谱、温度、湿度等信息，可以获得植物生长状况、土壤湿度、病虫害和营养状况等关键参数。这些数据可以为农民提供准确的农田管理指导，帮助他们决定最佳的灌溉、施肥、病虫害防治等措施，从而提高农业生产的效率和质量。农业遥感技术具有无损、高效、定量、远程等优点，已经在全球范围内得到广泛应用。随着技术的进一步发展和成本的降低，农业遥感技术将在农业领域发挥越来越重要的作用，并为农业的可持续发展提供强有力的支持。

农业遥感技术在农业生产实际应用方面已经取得了显著成果。举例来说，有些地方利用无人机和卫星图像进行农田监测，借助遥感技术评估农田的植被覆盖、水分需求和土壤养分状况，以优化灌溉和施肥管理。同样，有些地方利用遥感技术监测农田环境，通过分析图像数据，农民能够评估水分情况、土壤质量和植被状况，以更好地管理和保护农田环境。此外，还有小农户也开始应用遥感技术，使用无人机或卫星图像评估农田的植被指数、作物状况和土地利用类型，以实现精确的灌溉和施肥。这些案例仅仅是农业遥感技术应用的一部分，而在全球范围内，许多地方都采用这一技术来提高农业生产效率和资源管理。具体的应用情况因地区、农场规模和作物类型而有所不同。

2、重视农业种植监测的原因

①面对充满变数的市场以及监测手段的欠缺，农户对市场行情以及作物种植信息的把握程度不够，导致他们不能及时根据外部变化来转变自己的生产方式，也不能在作物存在种植问题的时候，及时发现并采取应对措施；

②农业监管部门为了更好地对农业生产进行监管，需要大量、及时、准确的数据作为决策参考信息，如果存在信息的滞后或是不准确的问题，不仅使得监管部门无法科学指导农户生产，也会因此造成农业产业链存在漏洞，导致供求失衡，带来经济损失。

随着智慧农业的发展和经营水平的提升，我国农业信息监测有了很大的突破。在智慧农业的探索中，遥感技术的运用非常普遍，它能高效获取作物长势、种植面积、田间病虫害等信息，为完善农业大数据奠定基石。

二、农业遥感技术在农业生产中发挥的作用

1、热红外遥感

热红外遥感是利用热辐射特性对地球表面进行观测和监测的一种遥感技术。它通过测量和记录地表物体发出的红外辐射，获取地表物体的热信息，从而实现对地表温度、地表布局、热辐射突变等信息的获取与分析。热红外遥感技术的基础是地表物体的红外辐射特性。地表物体在热辐射中呈现出不同的特征，具有可见光不具备的信息。利用热红外遥感技术可以获取地表物体的温度信息，通过分析地表温度变化，可以判断地表物体的性质、状况、活动等。热红外遥感主要通过红外传感器获取地球表面的热辐射信号。红外传感器能够感测到地表物体发出的红外辐射，然后将信号转换成数字或者模拟信号，传输给遥感数据处理系统进行进一步分析。热红外遥感技术的应用非常广泛。在环境监测方面，可以用于监测地表温度变化、水资源的热变化、火灾监测等；在城市规划和建筑设计中，可以利用热红外遥感技术分析建筑物的热损失情况、热岛效应等。

在农业领域，热红外遥感技术可以用于监测和管理农作物的生长状况、农田的土壤湿度等。下面是热红外遥感在农业方面的应用详述：

①植被健康监测：热红外遥感可以帮助农业工作者监测农作物的生长状况和健康状况。通过测量植物的红外辐射，可以获得植物的表面温度和热辐射特征。这些数据可以用来评估植物的健康水平和生长状况，帮助农民了解农作物是否受到病虫害、干旱、气温等因素的影响，采取相应的措施，从而实现精准的农业管理。这有助于减少资源浪费、提高产量和质量。

②土壤湿度监测：热红外遥感可以用于监测和评估农田土壤的湿度。湿度是影响农作物生长和产量的重要因素之一。通过测量地表的热辐射，可以推测土壤的湿度情况。热红外遥感技术可以提供高时空分辨率的土壤湿度分布图，帮助农民合理安排灌溉和施肥等农事活动，提高农田的水资源利用效率。

③农作物生长监测：热红外遥感技术可以监测和评估农作物的生长状况。农作物的生长受到温度、湿度、阳光等因素的影响，这些因素可以通过测量农田地表的热辐射来了解。热红外遥感可以获取不同阶段农作物的热特征，帮助农民了解农作物的发育情况、生长速率等，从而合理调整农事活动，提高农作物的产量和质量。

④病虫害预警：热红外遥感技术可以用于早期发现和预警农作物的病虫害。这项技术可以在农作物生长过程中快速检测到作物病害、杂草和有害昆虫的存在。有助于及早采取措施，有效控制病虫害的传播和损失。不同病虫害对农作物的影响会导致不同的热辐射变化。通过测量农田地表的热辐射，可以检测到植物受病虫害影响的特征，从而及时发现和防治病虫害，减少农作物损失。

2、雷达遥感技术

雷达遥感技术是一种利用雷达系统传输和接收电磁波来获取物体特征和信息的遥感技术。雷达遥感技术的工作原理是利用雷达发射器向目标物体发射微波信号（通常是10-100cm波长），然后接收器接收被目标物体散射回来的信号。通过测量信号的时间延迟、幅度和相位变化，可以推断目标物体的位置、形状、结构和其他特征。雷达遥感技术的主要优势在于相比其他遥感技术如光学遥感，其无视天气和光照条件，能够穿透云层和雾霾。无受光照条件的限制，可以实现全天候、全天时的观测。其次，雷达拥有很高的分辨率与极大的覆盖范围，它可以同时获取大面积地区的数据，提供的高分辨率数据可以有效地观测地表或者大气中的小尺度目标。雷达遥感技术的最显著特点是能够获取目标物体的高度和形状等三维信息。

虽然雷达起初主要应用于军事领域，但如今广泛应用于多个行业领域，包括农业、气象、地质勘察、环境监测等。雷达遥感技术在农业生产中的应用非常广泛，可以用于监测土地利用变化、农田水分监测、作物生长监测以及地形和水体监测等。以下是这些应用的详细介绍：

①地表变化监测：雷达遥感可以用于监测土地利用的变化情况，包括土地覆盖类型的变化和土地利用方式的变化。通过获取不同时间点的雷达图像数据，可以对农地的变化进行分析和比较。例如，可以检测农田的变化是否由于城市的扩张导致，或者是否由于农民的耕作方式改变引起。

②农田水分监测：雷达遥感可以通过测量土壤的微波反射率来估计土壤水分的含量。通过监测土壤的水分状况，农民可以制定精确的灌溉计划，避免水分过量或不足的问题。如果土壤水分过高，农民可以调整灌溉水量，以减少浪费并避免病虫害。

③检测叶面积指数：叶面积指数是衡量植物叶面积密度的指标，它可以帮助农业生产中的农民和农业科学家评估植物生长和健康状况，优化农作物管理和增加产量。通过监测作物的生长情况和植被指数等参数，雷达遥感可以评估作物的健康状况和产量。例如，通过测量作物的叶面积指数，可以了解作物的叶片覆盖情况和光合效率。这对于预测作物产量、制定农药施用计划和识别病虫害等都非常重要。

3、卫星图像分析

卫星图像分析在农业生产中具有广泛的应用。通过获取和分析高空间分辨率的卫星图像，可以实时监测农田土地利用情况、作物生长状态和农作物的健康状况。这种技术为农民和农业部门提供了精确而实用的农业管理信息。卫星图像分析还可以帮助农民对农田进行土壤含水量监测，以确保适度灌溉，并支持决策制定。卫星图像还能提供准确的病虫害监测，帮助农民及时采取防控措施，降低农作物损失。此外，卫星图像分析还可用于农田的土壤质量和养分评估，帮助农民合理施肥和优化农田的土壤管理。

卫星图像分析还能进行作物产量估计，通过监测农田中的作物覆盖面积和生长情况，可以对作物产量进行精确预测。这有助于农民进行种植管理、市场需求预测和农产品供应链的优化。总而言之，卫星图像分析在农业生产中的应用不仅能提供农业管理决策所需的数据和信息，还可以促进农业生产的可持续性、效率和质量。

4、UAV（无人机）遥感

无人机遥感在农业中的应用具有高效性、高分辨率和高时效性等优势，可以为农业生产提供精确的图像和数据支持，帮助农民提高生产效率、优化资源利用和实现可持续发展。无人机搭载的遥感设备也十分多样化，可以通过搭载不同的功能模块来达到不同的检测目的：

①航空摄像机：无人机搭载的航空摄影机可以获取高分辨率的航拍图像，用于农田的土地利用监测和评估。通过获取农田的高分辨率影像，农民和农业部门可以更准确地判断土地的类型和利用情况，优化土地利用规划，提高农产品的产量和质量。

②多光谱相机：无人机还可以搭载多光谱相机，对农田进行植被监测和病虫害识别。多光谱相机能够捕捉到不同波段的光谱信息，通过对作物的光谱反射率进行分析，可以判断作物的健康状况和生长情况。此外，结合人工智能和图像处理算法，无人机还可以监测和识别农田中的病虫害，帮助农民采取及时的防治措施，减少农作物的损失。

③热红外相机：热红外相机用于农田的热区域监测。热红外相机能够捕捉到物体发出的红外辐射热像，并通过温度差异识别出农田中的植物疾病、土壤湿度差异等问题。通过热红外监测可以帮助农民及时发现农田中的异常情况并采取相应的措施。

除了提到的航空摄影机、多光谱相机和热红外相机，无人机还可以搭载其他设备来实现更多功能。比如：无人机可以搭载气象传感器，用于测量气温、湿度、大气压力等气象参数，帮助农民了解气象条件，优化农作物的种植和生长；搭载探测设备可以探测土壤和水资源的变化情况，帮助农民精确测量土壤的湿度分布，优化灌溉策略，提高水资源利用效率，或者是测量土壤的质地、有机质含量、养分含量等指标，帮助农民了解土壤的肥力状况，进行精准施肥和土壤改良；无人机还能够搭载植保喷雾装置，用于农田的植物保护。利用精准的位置控制和飞行轨迹规划，无人机可以在农田中精确喷洒农药和化肥，减少药剂的浪费和环境污染。这些不同的设备可以根据农民或农业部门的需求进行选择和搭载，实现更多种类的农业应用和服务。

三、遥感技术在农业领域的应用前景

遥感技术在农业生产中的应用范围不断扩大，借助该技术能够对农业生产中的各项重要指标进行全面精准的掌握。在农作物种植过程中依托所监测到的结果，制定可持续利用方案，不仅能够使得土地资源合理利用，同时还可以进一步提高农作物的产量与质量。未来遥感技术在农业生产中的应用前景主要体现在以下方面：一是发展新型遥感信息模型。遥感信息模型是遥感技术未来发展的重要方向。随着遥感技术的应用范围不断拓宽，如在农作物种植时制定了干旱模型，但是这种模型相对单一，未来还应当积极制定全方位的遥感信息模型，助力农作物的健康生长。二是积极发展微波遥感技术。微波遥感技术的特征体现在穿透性、全天侯等方面。微波遥感技术能够对恶劣天气对云雾区、冰雪覆盖区等地方等农作物进行全面监测，获悉农作物等生长状况，然后对生产模式进行优化。三是综合利用遥感技术进行病虫害防治。农作物感染病虫害之后，叶片结构会发生变化，借助专业化的遥感技术可以感知这种变化，分析农作物的受害情况，然后制定科学合理的病虫害防治方案，降低防治成本，提高农作物产量和质量。

总之，农业遥感监测技术是一种通过卫星、飞机、无人机等遥感平台获取农田信息的技术。它利用不同光谱波段的图像分析农田特征，如植被生长状况、土壤湿度、作物病虫害等。该技术在农业生产中被广泛应用，帮助农民监测植物健康、指导施肥灌溉、早期预警病虫害以及评估土壤质量和水资源利用情况。然而，尽管具有重要应用价值，该技术在精度和可靠性方面仍然面临挑战，并需解决数据获取、处理和分析等问题。农业是国民经济的基础，农业生产和气象条件有着非常密切的关系，特别是北方地区旱涝、风暴等气象灾害对农业生产影响很严重，同时农村又是遭受气象灾害最为严重的地区。加快发展现代农业，建设社会主义新农村，保障粮食生产，气象服务在其中具有重要作用。同时，还必须重视合理利用气候资源，强化气象科技的支撑，面对新农村建设的需求，必须完善农业气象服务体系和农村气象灾害防御体系，大力发展农村公共气象服务，充分发挥气象在防灾减灾、应对气侯变化和利用气候资源中的作用，有效防御气象灾害，确保农业增产、农民增收。

（作者单位：454850 河南省焦作市温县农业农村局）