淺談遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與農(nóng)業(yè)遙感未來發(fā)展方向

吐爾遜·艾山，米熱地力·米吉提

1.新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)資源區(qū)劃辦公室，烏魯木齊 830004

2.新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳農(nóng)業(yè)信息中心，烏魯木齊 830049

遙感是指非接觸的遠(yuǎn)距離得到目標(biāo)地物信息，并對其進(jìn)行提取、判定、加工處理、分析與應(yīng)用的一門科學(xué)和技術(shù)。農(nóng)業(yè)遙感是遙感科學(xué)與農(nóng)業(yè)科學(xué)的交叉學(xué)科，即利用遙感科學(xué)理論和技術(shù)方法對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程、環(huán)節(jié)及相關(guān)現(xiàn)象進(jìn)行研究與應(yīng)用的學(xué)科。

1 遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

遙感技術(shù)可以在不同光譜和空間分辨率下采集農(nóng)田及其環(huán)境信息。獲取的信息主要分為兩類，第一類是農(nóng)田基礎(chǔ)信息；第二類是農(nóng)田時(shí)空變化信息。

1.1 農(nóng)田基礎(chǔ)信息遙感普查

農(nóng)田基礎(chǔ)信息主要包括耕地面積及分布、農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、作物種植面積、土壤肥力、作物種植結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)工程項(xiàng)目、新農(nóng)村建設(shè)等。

1.1.1 耕地面積及分布遙感監(jiān)測

通過耕地面積及分布遙感監(jiān)測得到年度耕地空間分布、耕地變化的趨勢和規(guī)律、非法開荒等信息。

1.1.2 農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施遙感監(jiān)測

通過農(nóng)田道路、水利、難題林網(wǎng)等農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施的遙感監(jiān)測，可以實(shí)現(xiàn)田間的科學(xué)管理目的。

1.1.3 高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)遙感監(jiān)測

利用3S技術(shù)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合的方法，開發(fā)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，并配合VR技術(shù)，在虛擬空間中進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田各類農(nóng)業(yè)要素的展示與分析。

1.1.4 作物種植面積遙感監(jiān)測

通過作物種植面積遙感監(jiān)測，可以有效掌握區(qū)域內(nèi)作物的空間分布、種植面積的變化、產(chǎn)量等信息。這為提高作物種植效率及指導(dǎo)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革提供了技術(shù)參考數(shù)據(jù)。

1.1.5 土壤肥力遙感監(jiān)測

通過土壤肥力的遙感監(jiān)測，可以獲取土壤肥力圖，這為農(nóng)田土壤改良及合理安排作物種植類型及管理措施提供了基礎(chǔ)參考。

1.1.6 農(nóng)業(yè)工程項(xiàng)目遙感監(jiān)測

遙感技術(shù)在高產(chǎn)創(chuàng)建示范區(qū)監(jiān)測、設(shè)施農(nóng)業(yè)監(jiān)測等農(nóng)業(yè)工程項(xiàng)目方面有很好的用途。通過遙感技術(shù)可以對高產(chǎn)創(chuàng)建示范區(qū)作物類型、長勢、產(chǎn)量以及溫室大棚的分布、面積、增減等情況進(jìn)行監(jiān)測與評估。

1.1.7 新農(nóng)村建設(shè)遙感監(jiān)測

遙感技術(shù)在新農(nóng)村建設(shè)監(jiān)測中的作用主要有：一是依據(jù)居民點(diǎn)信息對房屋建筑規(guī)模、人口密度等進(jìn)行測算。二是摸清行政村內(nèi)各類農(nóng)業(yè)要素的總量和空間布局，這有助于當(dāng)前扶貧工作的開展。三是結(jié)合地理信息系統(tǒng)、VR 等技術(shù)，建立新農(nóng)村虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字農(nóng)村管理。

1.2 農(nóng)田時(shí)空變化信息遙感普查

農(nóng)田時(shí)空變化信息遙感監(jiān)測主要包括農(nóng)作物長勢、農(nóng)田地膜使用量、土壤墑情、作物產(chǎn)量、積雪覆蓋及厚度的監(jiān)測以及雪災(zāi)、病蟲害、沙塵暴、冰雹等農(nóng)業(yè)災(zāi)害的監(jiān)測等。利用遙感技術(shù)監(jiān)測農(nóng)作物受害的面積及災(zāi)害發(fā)生程度，對于作物災(zāi)害的評估以及及時(shí)救助具有重要意義[1]。農(nóng)田時(shí)空變化信息的監(jiān)測，為農(nóng)田管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供基礎(chǔ)參考及決策依據(jù)。

總的來說，遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，對提高農(nóng)業(yè)管理水平，實(shí)時(shí)掌握各類農(nóng)業(yè)要素發(fā)展趨勢，合理配置農(nóng)業(yè)資源，提高作物產(chǎn)量，調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)布局等方面提供了重要的參考數(shù)據(jù)。

2 農(nóng)業(yè)遙感未來發(fā)展方向

2.1 無人機(jī)遙感平臺的發(fā)展

使用無人機(jī)對農(nóng)田基本情況進(jìn)行監(jiān)測是田間監(jiān)測手段的重大改進(jìn)。近年來，使用小型無人機(jī)獲取農(nóng)田作物信息得到了廣泛應(yīng)用，無人機(jī)遙感信息平臺具有靈活性高、運(yùn)行成本低以及獲取數(shù)據(jù)速度快等特點(diǎn)，是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向[2-4]。但是當(dāng)前農(nóng)業(yè)無人機(jī)業(yè)務(wù)化應(yīng)用多集中在植保領(lǐng)域，沒有很好發(fā)揮無人機(jī)的作用，需要增強(qiáng)無人機(jī)在作物信息監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及管理方面的作用。

2.2 高光譜遙感發(fā)展

高光譜技術(shù)的研究及推廣應(yīng)用是農(nóng)業(yè)遙感領(lǐng)域重要前沿課題之一。高光譜遙感在作物分類與識別、作物長勢監(jiān)測與產(chǎn)量預(yù)測、作物生態(tài)物理參數(shù)反演與提取、作物葉片光譜特征、作物養(yǎng)分診斷與監(jiān)測以及農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測等方面得到了廣泛應(yīng)用[5-9]，特別是相比普通多光譜圖像，高光譜圖像在農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測、土壤重金屬污染監(jiān)測等領(lǐng)域具有重要的發(fā)展?jié)摿?，但是?dāng)前民用高光譜衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)源較少等原因，高光譜遙感在這方面的應(yīng)用較少。隨著近幾年內(nèi)我國高分系列中高光譜遙感衛(wèi)星的發(fā)射，將極大的解決數(shù)據(jù)源的問題，降低數(shù)據(jù)獲取成本，這有利于推動(dòng)高光譜數(shù)據(jù)的應(yīng)用空間和范圍。

2.3 微波遙感發(fā)展

微波遙感是農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用的一個(gè)重要方面，在多云、多雨等氣象條件較差地區(qū)以及冰雪覆蓋地區(qū)，微波可以穿透這些障礙，獲取下墊面地物的信息，在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中潛力巨大[10]。當(dāng)前可以采用的免費(fèi)微波遙感衛(wèi)星分別是歐洲航天局的哨兵系列衛(wèi)星以及我國的高分三號衛(wèi)星，這就大大緩解了過去微波數(shù)據(jù)價(jià)格昂貴、短缺的問題。