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篇1

關鍵詞：精細農業(yè)；遙感技術；應用；問題；解決途徑

收稿日期：2011-06-04

作者簡介：張旭（1990―），男，內蒙古人，中國地質大學（北京）地質學專業(yè)大學生。

中圖分類號：TP79文獻標識碼：A文章編號：1674-9944（2011）07-0211-03

1引言

精細農業(yè)也被稱為因地制宜農業(yè)、處方農業(yè)。它可以在遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)技術支持下,進行抽樣調查,獲取作物生長的各種影響因素信息（如土壤結構、含水量、地形、病蟲害等）。通過進行農田小區(qū)作物產量對比,分析影響小區(qū)產量差異的原因,獲取農業(yè)生產中存在的空間和時間差異性,可以根據(jù)每個地塊的農業(yè)資源特點,按需實施微觀調控,以充分利用現(xiàn)代化和機械化,精耕細作,獲取高的經(jīng)濟效益。

遙感技術是指運用現(xiàn)代光學、電子學探測儀器,不與目標物相接觸,從遠距離把目標物的電磁波特性記錄下來,通過分析、解譯揭示出目標物本身的特征、性質及其變化規(guī)律的綜合性探測技術。其基本原理就是不同物體的電磁波特性是不同的（黃惠珍,2010）,通過探測地表物體對電磁波的反射和其發(fā)射的電磁波,從而提取這些物體的信息,完成對遠距離物體的識別。

2遙感技術應用于精細農業(yè)的必要性

隨著科學技術的發(fā)展,傳統(tǒng)農業(yè)因耗能高、產量低,正逐步被新型農業(yè)所代替,而精細農業(yè),適應了現(xiàn)代農業(yè)產量高、投入少、節(jié)約資源、保護環(huán)境的要求（姚建松,2009）,它的出現(xiàn),是傳統(tǒng)農業(yè)向新型農業(yè)轉型的必然結果,具有歷史必然性。

遙感技術是精細農業(yè)獲得田間數(shù)據(jù)的核心來源。沒有遙感技術的服務,就沒有精細農業(yè)的發(fā)展。由于不同含水量的土壤具有不同的地表溫度（谷紀良,2010）,不同生長期和不同生長情況的農作物具有不同的波譜發(fā)射特征。因此,通過對作物本身及其生長環(huán)境的波譜特性研究,可定量測定作物的生長狀況和空間變異信息（李新磊等,2010）,了解生態(tài)環(huán)境變化,為及時作出合理化的調整提供最權威的數(shù)據(jù)資料。因此,精細農業(yè)要發(fā)展,必然需要遙感技術的應用。

3遙感技術在精細農業(yè)中的應用

遙感技術可以客觀、準確、及時地提供作物生態(tài)環(huán)境和作物生長的各種信息。這是精細農業(yè)獲得田間數(shù)據(jù)的重要來源。因些,遙感可以在很多方面為精細農業(yè)服務。

3.1作物養(yǎng)分診斷與監(jiān)測研究

作物養(yǎng)分主要包括氮、磷、鉀等元素,如果缺乏會導致作物光合作用能力和產量降低。近20年來,利用遙感進行作物養(yǎng)分（尤其是氮）實時監(jiān)測和快速診斷一直是農業(yè)應用研究的熱點,其中,高光譜遙感可很好的對作物養(yǎng)分進行診斷和監(jiān)測（姚云軍等,2008）?；驹砭褪抢米魑锏?、磷、鉀等含量的變化會引起作物葉片生理和形態(tài)結構變化,造成作物光譜反射特性變化的特性。作物養(yǎng)分高光譜診斷與監(jiān)測方法主要包括多元統(tǒng)計回歸方法診斷作物養(yǎng)分含量，基于特定吸收波段內波譜特征參數(shù)的作物養(yǎng)分診斷。

3.2農作物播種面積遙感監(jiān)測與估算

搭載遙感器的衛(wèi)星或飛機通過田地時,可以監(jiān)測并記錄下農作物覆蓋面積數(shù)據(jù),通過這些數(shù)據(jù)可以對農作物分類,在此基礎上可以估算出每種作物的播種面積。目前商業(yè)銷售的遙感圖像已經(jīng)達到1m空間分辨率,在這種高分辨率圖像中可以進行精確的農作物播種面積估算。

3.3遙感監(jiān)測農作物長勢與產量估算

作物長勢是作物生長發(fā)育狀況評價的綜合參數(shù),長勢監(jiān)測是對作物苗情、生長狀況與變化的宏觀監(jiān)測。構建時空信息輔助下的遙感信息技術與作物生理特性及作物長勢之間的關系模型便于作物長勢監(jiān)測。利用遙感技術在作物生長不同階段進行觀測,獲得不同時間序列的圖像,農田管理者可以通過遙感提供的信息,及時發(fā)現(xiàn)作物生長中出現(xiàn)的問題,采取針對措施進行田間管理（如施肥、噴施農藥等）。管理者可以根據(jù)不同時間序列的遙感圖像,了解不同生長階段中作物的長勢,提前預測作物產量。自20世紀80年代初開始,中國有關研究部門與高校合作,利用陸地衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星進行大面積作物長勢和產量監(jiān)測的研究與試驗。這為我國作物產量的提前預報奠定了科學基礎。

3.4作物生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

利用遙感技術可以對土壤侵蝕、土地鹽堿化面積、主要分布區(qū)域與土地鹽堿化變化趨勢進行監(jiān)測,也可對土壤水和其它作物生態(tài)環(huán)境進行監(jiān)測,這些信息有助于田間管理者采取相應措施,合理調配,及時改善作物生態(tài)環(huán)境,使作物更好地成長。

3.5災害損失評估

氣候異常對作物生長具有一定影響,利用遙感技術可以監(jiān)測與定量評估作物受災程度,作物受旱澇災害影響的面積,對作物損失進行評估,然后針對具體受災情況,進行補種、澆水、施肥或排水等抗災措施,減少損失。

4遙感技術在精細農業(yè)發(fā)展中面臨的問題與解決途徑

4.1遙感數(shù)據(jù)庫不足

遙感技術在應用于精細農業(yè)中,因作物的生態(tài)物理參數(shù)（如含水量、葉綠素含量、葉面積指數(shù)等）各異,生長環(huán)境復雜,生長過程中隨時間的推移作物與土壤的各種物理化學條件都會變化,這就需要建立大量的數(shù)據(jù)庫,給遙感農業(yè)帶來了不便。而現(xiàn)有精細農業(yè)中的遙感數(shù)據(jù)庫還處于發(fā)展階段,數(shù)據(jù)量不足,有待進一步完善。

4.2解譯水平有待進一步提高

遙感技術在精細農業(yè)中的應用尚且處于探索階段,許多解譯方法尚不成熟,如多種田間組分（作物、土壤等）混合光譜的研究等。而現(xiàn)代遙感技術單一解譯技術已趨于成熟,但混合光譜的研究才剛剛起步,還需要加強解譯水平,完善解譯體系。

4.3建立標形植被光譜數(shù)據(jù)庫

深入開展農業(yè)應用中標準地物光譜特征研究,總結標準地物在不同條件下光譜變異規(guī)律,完善和擴充農業(yè)光譜數(shù)據(jù)庫,在應用研究時將目標物與標形地物的波譜特征進行對比,觀察波譜圖像,總結波譜特征規(guī)律,進一步確定目標物的現(xiàn)實特征,進而實施相應手段,提高作物產量。

4.4建立健全解譯體系

加大遙感解譯的投入力度,建立健全常用地物的解譯體系,特別是完善農業(yè)遙感中的解譯系統(tǒng),將傳統(tǒng)解譯與現(xiàn)代信息技術相結合,結合地理信息系統(tǒng),定位導航系統(tǒng)的發(fā)展,將不同地區(qū)不同地物的波譜特征納入解譯體系,提高解譯水平。

建立標形地物波譜數(shù)據(jù)庫,加強農田水分條件、肥力條件、病蟲害等因子在遙感圖像中的解譯標志,實現(xiàn)農作物征兆信息的智能化提取,上述關鍵技術的突破,將有助于闡明作物生長環(huán)境和收獲產量實際分布的相關機理,有助于遙感動態(tài)監(jiān)測定量化,建立作物長勢與產量預報定量模型,這對于提高農業(yè)田間科學管理（灌溉、施肥或噴灑農藥）具有重要意義。

5結語

遙感技術的研究與發(fā)展,是促進精細農業(yè)發(fā)展的重要一步,隨著更高分辨率遙感技術的發(fā)展,遙感技術在精細農業(yè)中的應用必將更進一步。未來精細農業(yè)中遙感的定位,將從定性監(jiān)測逐步轉向定量監(jiān)測,定量遙感將在精細農業(yè)中發(fā)揮更加重要的作用。因此,加強定量遙感的研究力度,完善定量遙感體系,建立定量遙感農業(yè)模型,將為農業(yè)遙感發(fā)展帶來新的活力,必將促進精細農業(yè)的蓬勃發(fā)展。

參考文獻：

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