農業氣象服務中遙感技術的運用

杰爾格勒

（內蒙古自治區土默特右旗氣象局，內蒙古 包頭 014100）

農業氣象服務可以為農業生產提供及時、準確的氣象信息，保障農業生產正常進行。隨著科技的發展，遙感技術被應用于氣象服務領域，成為農業氣象服務的重要工具之一，提高了農業氣象服務的精度和效率。部分學者利用遙感技術對農田土壤水分、植被指數和氣候因子等方面進行了研究，通過遙感數據獲取農田信息，并利用這些信息對農田進行精細化管理[1]。利用無人機實時獲取和傳輸遙感數據，用于快速監測農田土壤水分及分布情況，為農田灌溉提供科學依據；通過遙感數據實時獲取農田植被指數，從而對農田生長狀況進行評估；利用遙感技術對農田災害進行監測和評估，對農田環境質量進行評價等。同時，還有學者利用遙感技術研究氣候變化對農作物的影響，通過遙感數據獲取農作物生長狀況和氣候因子信息，并利用這些信息對農作物產量進行預測[2]。此外，一些研究者還利用遙感技術對農田病蟲害進行了監測和預警，為農業生產提供了重要保障[2]。

農業氣象服務在保障農業生產、提高農民收入方面具有重要意義，遙感技術的應用為農業氣象服務提供了更加全面、精細化的支持。本文闡述了農業氣象服務的主要內容，分析了遙感技術在農業氣象服務中的具體應用，為農業生產提供更加科學、精準的氣象指導和服務。

1 農業氣象服務

農業氣象服務是指為農業生產提供精準、及時、個性化的氣象信息服務，保障農業生產安全，提高農業生產效率[1]。農業氣象服務內容主要包括以下方面。

1.1 農業氣象情報服務

農業氣象情報是按照農業生產的實際需求，提供與農業相關的氣象旬（月）報、雨情、墑情、農情、災情和春秋季播種季節低溫冷害情報等，幫助農業生產者更好地掌握氣候變化規律、預測氣象變化對農業生產的影響，指導農業生產者制定科學的農業管理方案。例如，通過某一時間段的農業氣象周報可以了解該地區上周天氣情況，并能精準預測未來某個時間節點的降水情況以及溫度變化情況。農業生產者通過農業氣象情報可以更好地了解本地氣候變化和農業生產的需求，從而制定科學的農業管理方案，提高農作物的產量和質量[2]。

1.2 農業氣象預報服務

農業氣象預報是根據農業生產需求，利用氣象觀測數據對未來天氣情況進行預測，為農業生產者提供天氣預報、氣象災害預警和農業氣象服務等，并根據未來天氣情況及時提出農事建議和措施，有效指導農業生產者的生產生活[3]。天氣預報主要包括未來一段時間內大氣層狀態，比如溫度、濕度、降水、風向、風速和氣壓變化等；氣象災害預警主要包括臺風、暴雨、暴雪、寒潮、大風、沙塵暴、高溫、干旱、雷電、冰雹、霜凍、大霧、霾和道路結冰等預警信息。農業氣象服務主要包括作物播種期、物候期、土壤條件、作物產量和病蟲害等預報，并為農業生產提供農事建議、種植指導和農業保險咨詢等服務。農業氣象預報可以為農業生產者提供及時、準確的天氣和農業氣象服務，幫助農業生產者從事農業生產，提高農業生產效率，降低農業災害風險，同時為決策提供科學依據，保障糧食安全和社會穩定。

1.3 農業氣候評價和專題分析服務

農業氣候評價和專題分析是研究氣候對農業生產影響的重要手段，需要結合實際情況和科學的方法進行綜合分析和評價，確定氣溫、降水和積溫等氣候因素對農業生產的影響。農業氣候評價是根據農業生產功能指向的氣候評價要求，將氣候因素劃分為不同等級，比如適宜、不適宜和災害等，再利用氣象數據和GIS 技術對不同等級的氣候區域進行空間分析和可視化表達。專題分析是根據農業生產的具體情況開展的研究，比如針對作物全生育期氣象條件開展專題分析等，通過專題分析了解氣候對不同農業生產環節造成的影響，進而采取相應的應對措施。開展農業氣候評價和專題分析須保證數據來源準確可靠；評價指標要科學合理，能夠客觀地反映氣候對農業生產的影響。在完成農業氣候評價和專題分析后，將結果轉化為實用的建議和措施，以幫助農業生產者更好地應對氣候變化[4]。

1.4 農業氣候資源分析應用服務

農業氣候資源分析應用服務是一種專門針對農業領域的光、熱和水等氣候資源開展的數據分析與應用服務，研究氣候資源在時空分布上的規律，分析災害性天氣發生的主要特點，充分利用氣候資源，為農業規劃提供氣候依據，為農業決策提供重要參考和支持，使農業生產和資源管理更加科學、高效。該服務是通過采集和分析農業氣候資源數據，為農業生產提供及時的預報、預測、監測、預警、農業種植和管理等服務，服務于農業結構調整和區域化農業生產。

2 農業氣象服務中遙感技術的應用

遙感技術是一種利用電磁波理論對環境地物進行遠距離探測和識別的新型探測技術，主要由遙感平臺、傳感器、信息傳輸和圖像處理技術等構成[5]。隨著遙感技術的不斷發展和成熟，其應用領域不斷拓寬，在農業氣象服務中的應用日漸成熟，大大提高了農業氣象預報的準確性和災害預警的及時性。

2.1 在作物監測方面的應用

利用遙感技術可以實時對作物生長環境、氣象條件等進行監測，比如種植面積、作物長勢、作物產量、土壤墑情和病蟲害等，將采集到的數據進行分析和處理，可以為農業生產提供實時的氣象信息和農業生產信息，幫助農業生產者及時了解農田環境，調整農業生產計劃，提高農作物的產量和質量。

2.1.1 農作物種植面積監測不同的農作物具有不同的光譜特征，利用遙感影像記錄農田的信息，根據不同作物的波譜反射特征識別農作物的類型，測算出該作物的種植面積，為農業生產提供決策依據。

2.1.2 農作物長勢監測利用遙感技術可以對大面積農作物的生長情況和生長趨勢進行監測，通過遙感影像實時監測或連續監測農作物葉面積指數、生物量等參數，獲取農作物生長信息，提高對農作物長勢變化的監測頻率，及時了解農田作物生長狀況。遙感監測的優勢在于不需要實地接觸農作物，提高了監測數據的準確性和及時性，通過對農作物長勢的監測和評估，科學制定農田精細化管理方案，如灌溉調度、施肥控制和病蟲害防治等，提高農作物的產量和品質。

2.1.3 農作物產量估算利用遙感技術可以對農作物的產量進行估算。通過遙感影像監測農作物葉面積指數和生物量等數據，可以直觀地反映作物的健康狀況，獲取作物的生長信息，建立作物生長信息與作物產量之間的數字模型來估算農作物產量。基于過程的作物生長模擬模型（如DSSAT 作物模型）是現代農業系統研究的有力工具，可以定量描述作物生長、發育、籽粒形成及產量與氣候因子、土壤環境、品種類型和技術措施之間的關系，再利用這些數據估算農作物的產量信息。

2.1.4 土壤墑情監測土壤墑情是指作物耕種層土壤中含水量情況，土壤含水量的多少會影響土壤的光譜特征，因此可利用遙感技術監測土壤含水狀況，為農田灌溉和水資源管理提供決策依據。土壤水分監測主要通過可見光遙感、紅外線遙感和微波遙感等技術來實現。可見光遙感的工作波段限定在可見光波段范圍（0.38～0.76 μm）內，紅外線遙感的工作波段限定在紅外波段范圍（0.76～1 000 μm）內，微波遙感是利用微波設備來探測、接收被測物體在微波波段（1～1 000 mm）的電磁輻射和散射特性的技術。不同的遙感技術有各自的特點，比如微波遙感具有精確度高、不受天氣影響的優勢，但在應用時耗資較大，且成圖的分辨率較低，無法廣泛使用。另外，利用遙感技術還可以提取土壤結構信息并進行肥力監測[6]。

2.1.5 農作物病蟲害監測利用遙感技術可以對農作物病蟲害進行監測和預警，其原理是不同的病蟲害在遙感影像上的生物化學特征和生物物理特征不同。因此，在現代農業生產中常將遙感技術應用于農作物病蟲害的早期監測，為農作物病蟲害防治工作提供快速、準確的病蟲害監測和預報，從而最大限度地減少害蟲的危害和管理成本。在具體應用中，遙感技術可以獲取病蟲害發生的空間分布和時間變化，預測病蟲害的傳播和擴散趨勢；利用無人機遙感技術可以快速獲取地面信息，提高監測效率和準確度；遙感技術可以提供大量數據和信息，為害蟲管理和減少環境污染提供幫助；衛星遙感技術可以預測和監測蝗蟲種類分布。

2.2 在農業自然資源監測方面的應用

遙感技術已經成為現代農業生產中不可或缺的一部分，利用遙感技術可以對土地資源、水資源、森林資源、灘涂資源、氣候資源和生物資源等進行監測，包括分布的數量、面積和布局環境等，為提升農業資源利用率、發展生態農業提供有力支持[7]。

2.2.1 對土地利用和覆蓋情況的監測通過高分辨率的衛星遙感影像，可以清晰地識別土地類型、范圍和邊界，實現對土地資源的監測和分類，比如對土地利用的類型（如農用地、林地、草地和灘涂等）及其變化情況進行監測。

2.2.2 對水資源利用的監測利用遙感技術對水資源的利用情況進行監測，包括流域內地表水體調查、水文地質調查和水體污染監測等。在偏遠或人跡罕至的區域，人工調查存在投入大、周期長和效率低的缺點，而遙感技術能夠克服這些困難，快速完成地表水體調查，通過對不同時相遙感影像的對比分析，確定地表覆蓋特征及其變化，比如水體面積的動態變化過程。通過遙感技術可以直觀地監測地質構造及其他與水文地質相關的地面自然現象，并根據監測數據進一步分析這些自然現象所反映的水文地質條件及其變化。

2.2.3 對農業環境變化的監測遙感技術可用于監測農業環境的變化，比如土地利用和土地覆蓋變化、農業生態系統變化和土壤濕度變化等。處理和分析衛星遙感和無人機遙感獲取的數據，評估農田生態系統的健康狀況和生態功能，為農田生態系統的保護和恢復提供科學依據。遙感技術還可用于荒漠化監測、濕地監測和野生動植物監測，維護生態系統多樣化，促進生物保護和生態平衡。

2.3 在自然災害監測中的應用

遙感技術在自然災害監測方面的應用非常廣泛，可為政府部門提供及時、準確、全面的自然災害災情信息，為制定災害預警、應急響應和災后恢復方案提供科學依據[8]。

2.3.1 臺風災害監測遙感氣象衛星可以對臺風的形成和發展進行跟蹤監測，通過衛星圖像和氣象數據準確監測和預測臺風的位置、強度、移動路徑、登陸點和潛在的影響區域。高分辨率的衛星圖像能夠清楚地顯示臺風的形狀、大小等特征，這為災害預警、應急響應和災后恢復提供了重要依據。

2.3.2 洪澇災害監測遙感技術可以實時監測暴雨和洪澇災害的發生、發展及消散情況，幫助人們及時獲取災區信息，為搶險救災提供準確依據。由于水體在波長小于0.5 μm 和大于0.8 μm 的探測器上呈現暗色調，因此可以利用遙感影像對水體水位變化情況進行監測，并預測旱澇災害的發生概率。通常一個地區出現旱澇災害的直接原因是降水量過大，通過遙感技術對云系進行監測和分析，可以推斷該地區的降水量，從而預測該地區的旱澇情況[9]。

2.3.3 冰雹災害監測衛星遙感技術可以應用于冰雹災害的監測預警。利用遙感技術發射毫米波段的電磁波，收集從云層散射回來的電磁波，識別云層高度、厚度和運動速度等，還可以反演液態水含量，預測冰雹災害發生的可能性，并發送預警信息。

2.3.4 冷凍災害監測冷凍災害一般是由霜凍造成的農業災害，主要發生在春季和秋季。春季凍害主要影響作物的萌芽和幼苗，秋季霜凍主要危害秋季成熟作物，造成減產或絕收。通過衛星遙感技術監測地面溫度的變化，準確預測冷凍災害的發生及其波及范圍，為農業生產者提供及時的預警信息，以便采取相應的預防措施，減少損失。

3 結語

隨著遙感技術的深度應用，我國氣象業務服務技術也在不斷進步，服務能力、服務質量都得到了快速提升。高效精準的氣象業務服務為農業生產起到了指導、減災的作用，可以在農作物生長過程中提供準確、翔實的氣象數據，也在氣象災害監測防控中發揮積極作用。隨著技術的不斷進步和農業生產需求的變化，遙感技術在農業氣象服務中的應用將會更加廣泛和深入。

本文總結了農業氣象服務的主要內容，闡述了遙感技術在農業氣象服務中的具體應用，以探索遙感技術應用新領域和氣象服務新模式，更好地保障農業生產安全。