遙感技術在我國熱帶農業中的應用展望

中國熱帶農業科學院科技信息研究所 李海亮 王少青

建立我國熱帶農業資源數據庫，對各項農業資源進行規范化管理，并在此基礎上進行熱帶農業資源分析研究是我國熱帶農業發展的關鍵。

我國熱帶農業的發展關系到國家經濟社會發展的全局，熱帶農業的發展方向關系到熱帶自然資源的合理利用、熱帶產業結構的調整、熱區經濟的健康發展。熱帶農業生產系統是一個高度復雜的自然—社會復合體系，相對于大農業而言具有它自身的一些特點，比如氣候、資源、災害、地理位置等，這就使得熱帶農業對資源環境的依賴程度更高，傳統的數據采集、管理、處理的方法已顯得“力不從心”了，3S技術已成為熱帶農業現代化及其可持續發展的強有力支持。遙感技術作為現代信息技術的前沿技術，能夠快速準確地收集農業資源和農業生產的信息，結合地理信息系統和全球定位系統等其他現代高新技術，可以實現信息收集和分析的定時、定量和定位。客觀性強，不受人為干擾，方便決策。因此，在我國熱帶農業發展的新階段，推進遙感技術在熱帶農業中的應用，將促進熱帶農業決策科學化，為熱帶農業生產提供高質量的服務。

熱帶農業資源調查

由于熱區大部分區域屬于我國較落后的地區，盡管我國在20世紀80年代已經要求各個縣將農業資源調查作為縣級以上人民政府法定政府職能工作之一，但熱區由于發展較緩慢，且作為熱區重點區域的海南省于1988年成立，熱區農業資源的總體調查并未形成系統。所以在現階段熱區農業的發展中，有必要將熱區總體農業資源進行調查匯總，建立我國熱帶農業資源數據庫，對各項農業資源進行規范化管理，并在此基礎上進行熱帶農業資源分析研究是我國熱帶農業發展的關鍵。熱區特有的作物是我國農業產業中的重要組成部分，熱區天然橡膠的種植是我國戰略物資自給的重要來源；木薯、麻業等經濟作物和芒果、香蕉、椰子等熱帶水果是我國熱區特有的資源財富，如何根據現有熱區農業資源數據分析熱帶作物的生產管理，并對其進行監測和指導，是熱帶農業科技部門、管理部門的重要職責。

熱帶農業資源是我國農業資源的重要組成部分，也是我國特色農業資源的代表，因此，熱帶農業資源同我國大農業資源一樣，包括農業空間基礎數據以及農業發展相關屬性數據。基礎空間數據主要有行政區劃圖、地形圖、土地利用現狀圖、河流水系圖、土壤類型圖和重要作物種植區劃圖等；農業發展相關屬性數據主要有氣象數據、農業人口調查數據、作物產量數據和農業經濟各項分析數據等。行政區劃圖、地形圖和河流水系分布圖等各省市國土部門均有保存以及更新，而土壤圖和土地利用現狀圖等基礎數據在各省市國土和農業部門都有保存和更新，而這些基礎數據是我國資源規劃、資源合理利用以及上至政府決策下至區縣農機服務機構服務農業的重要依據。

熱帶作物農業區劃

所謂農業區劃，是依據客觀的自然規律、經濟規律和地域分異規律，依據當地的自然、經濟和社會條件所進行的農業地域劃分。農業區劃是將農學、地學、經濟學和社會學等多個學科，通過農業的空間性和農業產業鏈條的連貫性整合起來，利用各學科的相關理論和技術，依據農業資源的一致性和空間差異性進行合理的劃分，形成農業區，進而在農業區的基礎上發展該區的主導農業產業和輔助產業，用以指導農業和農村經濟發展。進行農業區劃的基本目的是為了按照農業生產的客觀規律指導農業生產。我國的農業生產依據國家宏觀決策和區域特點進行農業區劃，運用比較優勢理論進行合理區域分工，發展優勢產品，不斷提高主產區的專業化、基地化、集約化水平。農業生產具有強烈的地域性，地區差異十分明顯，我國熱區是區域化最明顯的農業區，我國諸多熱帶作物幾乎只在熱區有種植。作為熱區資源工作的一個方面，根據需要開展區域優勢農產品專項區劃，是熱區農業進行產業布局和結構調整的重要依據。通過農業資源調查，進而掌握熱區農業資源分布的具體情況，如數量、質量、變化動態、地理優勢等基礎信息后，利用遙感技術分析調整熱區農業結構以適應資源配置和市場變化是熱區農業區劃的主要目的。

熱區農業區劃的進行主要是綜合農業區劃，即從綜合觀點出發根據區域各項資源條件的差異性歸納共同性，劃分具有各自特點的農業區。除此之外，還可進行林、牧等生產部門的區域劃分。農業區劃的幾個依據：一是行政區劃。農業區劃的最終目的是科學指導農業生產，因此，在進行農業區劃時，一般由行政縱向來進行；二是劃分依據和主導因素。地貌、氣候、土壤等自然因素是形成農業區劃的主導因素，如何根據主導因素進行農業區劃，是農業區劃成功與否的關鍵；三是依據“類似性”原則劃分農業區。首先要考慮的是農業自然條件的類似性，還要考慮經濟條件的類似性、農業生產特征和今后發展的類似性以及生產中存在的問題和解決措施的類似性。

熱帶作物長勢監測與估產

我國熱帶地區作物資源豐富，如工業原料：橡膠；油料作物：油棕、椰子、腰果；香料作物：胡椒、香茅、香根、羅勒；纖維作物：龍舌蘭科麻類、番麻、蕉麻、爪哇木棉；飲料作物：咖啡、可可；藥材：砂仁、巴戟、檳榔、三七；熱帶水果：香蕉、荔枝、龍眼、菠蘿、芒果、油梨、番瓜、番石榴等。由于熱帶作物對熱量、降水量等條件要求較高，熱帶作物的生長受自然資源環境的影響較大，應用遙感技術對熱帶作物生長過程的狀況與趨勢進行監測，其目的是為田間管理提供及時的信息以及為早期產量估計提供依據。所以，應用遙感技術進行熱帶作物長勢監測與估產對熱帶農業的生產管理有著重要的意義。

作物長勢遙感監測是建立在綠色植物光譜理論基礎上的，同一種作物，由于光、溫、水、土等條件的不同，其生長狀況也不一樣，在衛星照片上表現為光譜數據的差異。根據作物對光譜的反射特性，在可見光部分有強的吸收帶，近紅外部分有強的反射峰，這些敏感波段及組合（通常稱為植被指數）可以反映出作物生長信息，判斷作物的生長狀況，從而進行長勢的監測。考慮到經濟性與時效性，用各類衛星資源的NDVI等植被指數與作物建立長勢模型是切實可行的。同時，個體特征是難以用遙感監測的，必須依靠地面監測。遙感監測長勢的總方案為應用NDVI等植被指數與葉面積指數的相關性，并考慮地面的監測與農學模型，從而監測作物的長勢。遙感監測指標的選擇與單產模型的建立是遙感監測與估產工作的重點難點。熱帶作物種類較多，差異較大，生長的影響因子也不一樣，所以應根據作物的特點選用不同的監測指標，同時，單產模型的建立是本工作的難點。

熱帶作物臺風災害監測與評估

臺風是危害沿海熱帶地區的最大自然災害之一，海南、廣東、福建等地幾乎每年都受到臺風的襲擊，熱帶作物，如橡膠、熱帶水果等在臺風災害中受損十分嚴重。臺風對熱區的農業發展、農民生活影響巨大。因而對熱區臺風進行災情監測與災后評估從而指導災后補救與恢復生產工作具有現實意義。

臺風災害評估是從災害的致災因子和孕災環境角度，通過分析導致災害發生的自然現象的頻度和強度，建立和保存歷史災害記錄，對各種自然災害繪制危險性區劃圖，對易損性及潛在影響進行評估。災害評估的主要方法有資料分析法、實驗模型法、數學模型法、遙感GIS法。臺風災害監測與評估的可行性方法有以下兩種：一是利用多時段遙感數據進行災情評估：在進行多時段遙感影像災害評估時，要有至少兩個時段的災害區域受災前后的遙感影像，這兩個時段的時間間隔要盡可能的短，以消除或減少非災害因素變化帶來的影響，對比兩個時段遙感影像中空間對象的變化，利用這種空間對象的變化來進行災害災情評估，這是進行多時段遙感影像災害評估的主要方法，但是目前尚無現存的監測臺風對林木損壞的遙感指標，需要用不同類型遙感數據、不同波段與波段組合進行研究區的實驗；二是對災后遙感影像進行目視解譯：通過對遙感影像紋理進行分析，對災害造成的損失情況進行目視解譯，進而得出對災害損失情況的評定結果，其重點是臺風災情指標體系的建立。這種方法因不需災前遙感影像從而使災情分析極為便利。但由于采用人工目視解譯的方法，獲取災情信息的時間較長，很難滿足快速災情實時監測和評估需要；而且由于缺少災前遙感影像，無法實現空間對象的災前與災后對比分析，從而影響了評估精度。災情遙感數據主要有4種來源：光學和微波衛星影像、航空影像、機載激光雷達影像和視頻影像等。由于臺風災情信息多樣性和信息需求的緊迫性，不可能用一種影像即可完全滿足臺風災情快速、精確分析要求，因此利用多源遙感影像來進行臺風災情評估是一種重要的選擇。