遙感技術在農業信息化中的應用

聶 巖，張 珂，張錚豪

（中科光啟空間信息技術有限公司，河南鄭州 450053）

0 引言

農業就是將土地作為基礎資料，借助于植物本身的光合作用以及對水和熱等資源的利用來實現的生物生產。因為農業生產有著周期性、季節性、地域性、分散性等的特點，加之集成程度不高、行業特點不強、災難具有突發性，所以通過常規技術并不能對農業信息做到有效的掌握與控制。而遙感技術則剛好可以彌補傳統技術的不足，在農業信息化中發揮出自身的顯著優勢。

1 關于遙感技術

1.1 遙感技術概念

就字面上來看，遙感就是對遙遠信息的感知，這種感知不需要通過任何的接觸就可以進行相關信息的獲取。而遙感技術則主要借助于飛機、衛星等的這些遙感平臺以及其他一些相應的遙感設備來實現目標和環境等電磁波信息的獲取與收集，然后借助于計算機等的技術對收集到的信息進行整理、分析與處理，這樣就可以實現遙感目標和相關環境信息的快速獲得。

1.2 遙感技術特點

首先，遙感技術并不會受到地面環境的較大影響，所以在通過該技術進行信息獲取的過程中，通常都很少會被其他的一些因素限制。其次，通過遙感技術，不僅可以對可見波段中的信息進行獲取，同時也可以對微波段的信息進行獲取，所以獲取到的信息量也就會更大[1]。同時，遙感技術也具備瞬間成像特征，因此通過該技術可實現相關信息的快速獲取。最后，因為遙感技術屬于一種在高空中進行地表電磁波信息接收的技術，所以其數據的收集范圍也很大。

1.3 農業領域中的遙感技術應用

因為遙感技術具有信息獲取速度快、獲取量大、外界干擾小等的諸多優勢，所以如果將該技術應用到當今的農業領域中，就可以對農業資源以及農作物具體生長情況等的信息實現快速準確地獲取。特別是在對大面積露天農業生產情況的調查過程中，遙感技術更是會發揮出至關重要的應用優勢。就目前的農業遙感技術來看，該技術屬于一項有著非常強綜合性的技術，有著十分廣泛的應用領域。

2 遙感技術在農業信息化中的具體應用分析

2.1 在農業資源調查和動態監測中的應用

2.1.1 在耕地資源調查中的應用在對農業耕地資源信息進行調查的過程中，通過遙感技術的合理應用，可實現耕地資源信息的有效獲取，以此來為相關的研究與整治提供科學依據。將遙感技術應用到耕地資源調查中的情況有很多，比如，在對2005-2015年陜西省耕地分等的長時間序列評價中，研究人員就應用到了遙感技術，具體評價中，借助于遙感技術所具備的空間分析、土地統計分析以及數理統計分析等的這些方法，在省域、城市以及地理這三個層面上的三個空間尺度內對陜西省的耕地數量及其質量進行了分異規律與時空變化特征的分析[2]。本次分析所獲得到的研究成果不僅為陜西省的耕地質量建設以及土地整治提供出了科學依據，同時也為陜西省的耕地質量管理奠定了堅實基礎。

2.1.2 在農業面源污染監測中的應用

在進行農業面源污染的監測過程中，通過遙感技術的合理應用，可以讓農田中的土壤污染、水體污染等情況得到及時準確地發現，進而為農業污染治理提供科學依據。在農田面源污染的監測過程中，遙感技術的應用案例有許多，比如，在2000-2013年對蘇州市吳中區進行NPP動態變化的模擬過程中，就應用到了遙感技術，將CASA模型作為基礎，同時借助于監督分類技術來

獲得該地區內土地覆被動態變化情況，并將其與當地的具體氣候變化相結合，對當地農田生態環境的質量進行了動態變化及其原因的分析。再比如。在對新鄭市基本高標準農田的建設區域進行研究的過程中，研究者就通過遙感技術在土壤中采集了154個樣本，然后通過室內ASDFieldSpec3型的地物光譜儀進行分析，以此來獲得其高光譜數據，然后將這個數據作為自變量進行偏最小二乘模型的構建，用精度檢驗的方法對各個土壤樣本中的重金屬進行最佳反演模型篩選，并借助于最佳統計插值法來進行此類農田區域中土壤的重金屬插值，以此來實現該區域內土壤重金屬含量信息的準確獲取[3]。

2.1.3 在農田精準灌溉中的應用

通過大量的應用實踐與研究發現，將遙感技術用來進行農田含水量數據的獲取，然后借助于其他的技術來進行分析，就可以準確判斷出被測農田土壤中的具體含水情況，以此來為農田種植過程中的精準灌溉提供充分參考。比如，在對冬小麥的灌溉進行研究時，可以將六波段形式的多光譜相機搭載到無人機上，使其低空飛行，以此來實現冠層反光譜反射率的獲取，并將其和參考點位置的光譜反射率作差，以此來實現差值反射率的獲取。接下來通過相同的方法來進行土壤中各個深度含水率以及參考點含水率的差值獲取，并分別針對這兩種差值進行一元線性模型以及多元線性回歸模型的建立與驗證。通過這樣的方式，就可以實現被測農田土壤含水率數據的大面積獲取，進而為農田灌溉的精準規劃提供科學的數據支撐。

2.2 在農作物產量估算中的應用

在農業信息化的應用中，遙感技術也可以用來進行農作物產量估算。比如，在吉林省德惠市進行玉米產量的估算中，就應用到了遙感技術，具體估算時，將MODIS用作數據庫，借助于比值分析法來確定植被指數和玉米產量的關系，并進行單產預測模型的建立。通過研究發現，將多時相形式的植被指數合理應用到玉米的產量評估中，獲得到的評估效果十分良好，其相關數可以達到0.825，均方根誤差僅僅在7.61，試驗點的評估產量和實際產量之間的誤差可以控制在10%以內[4]。再比如，在2016年山東省濱州市進行冬小麥產量估算的過程中，借助于固定翼形式的無人機遙感平臺來進行遙感觀測和產量估算，具體估算中，主要是在小麥的拔節階段、抽水灌漿階段以及成熟階段進行數據采集，然后借助于最小二乘法進行了不同植被指數和小麥實際測量產量的線型模型建立，此次估算中的線型模型共建立了九種，然后結合冬小麥的實際測量產量對評價模型進行分析，以此來實現模型的合理優化，借助于優化之后的模型，可以實現冬小麥生長情況以及產量的科學評估。

2.3 在農業災害監測和警報中的應用

將遙感技術應用到農業信息化中，也可以憑借著先進的技術優勢來進行農業災害的監測和警報，通過這樣的方式，就可以讓農作物的病害、凍害、蟲害、洪澇災害等得到及時的發現與治理，同時也可以在災害過后對農田的實際損毀程度以及農作物的減產情況等作出科學評估。在農業災害的監測和警報中，遙感技術的應用實例也有很多，比如，在對寧夏枸杞進行病蟲害的網絡化監測和警報系統建設過程中，就將遙感技術作為一種關鍵技術來加以應用。該系統通過智能終端的傳感器來實現病蟲害方面數據信息的采集，并借助于GPS來完成定位，然后借助于網絡將相關的數據傳遞到服務端，服務端會對這些數據進行整合與分析，以此來及時發現病蟲害發生位置、發展情況和未來的發展趨勢等。通過這樣的方式，讓寧夏枸杞種植過程中的病蟲害問題得到了有效管理，在保障了其產量的同時也使其質量得到了良好保障。由此可見，將遙感技術應用到農業災害的監測和報警中，可以讓相關災害得到及時的發現、上報、預防和治理，以此來保障農作物的產量與質量。

3 結束語

綜上所述，在當今的社會經濟與科學技術發展中，農業種植與管理也開始朝著信息化的方向發展。在農業信息化領域中，遙感技術的應用可以有效提升農業資源調查和動態管理質量，對農作物的產量做出合理估算，并對農業災害做出及時有效的監測與警報。通過這樣的方式，不僅可以讓農田的利用率得以顯著提升，同時也可以對農田治理加以良好規劃，避免農田治理過程中不必要的經濟和資源浪費。因此，在具體的農業信息化應用和發展中，技術人員一定要充分注重遙感技術的合理應用，以此來保障農作物產量與質量，促進我國農業的良好發展，這對于我國農產品質量的保障和社會經濟的發展都將有著十分深遠的意義。