王紅蕾

摘要遙感技術(shù)已經(jīng)在我國眾多領(lǐng)域中得到了有效應(yīng)用并取得了顯著成就，將遙感技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測可促進(jìn)農(nóng)業(yè)健康發(fā)展，實現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)目標(biāo)。介紹遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測中應(yīng)用的相關(guān)知識，提升農(nóng)業(yè)災(zāi)害防治人員對遙感技術(shù)的認(rèn)識。

關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)災(zāi)害;監(jiān)測;遙感技術(shù);應(yīng)用

中圖分類號：S127 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）07–0125–02

農(nóng)業(yè)關(guān)系著國計民生和國民經(jīng)濟的發(fā)展。我國每年因農(nóng)業(yè)災(zāi)害造成的農(nóng)業(yè)減產(chǎn)和經(jīng)濟損失數(shù)額巨大，加強對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的保護(hù)非常迫切[1]?，F(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展和普遍應(yīng)用，極大地改變了人們的工作和生活方式，大幅提升了人們工作的質(zhì)量和效率。依托于現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用，當(dāng)今農(nóng)業(yè)已經(jīng)向著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展，將遙感技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測中是近年來研究的熱點之一。

1 遙感技術(shù)概述

1.1 遙感技術(shù)的工作原理

遙感技術(shù)是利用光學(xué)探測儀器對空間環(huán)境中遠(yuǎn)距離的物體進(jìn)行非接觸探測和識別的一項綜合性技術(shù)。地球表面的物體都有輻射、吸收和反射電磁波的能力，由于不同物體的物理和化學(xué)性質(zhì)不同，導(dǎo)致不同物體輻射的電磁波波段各不相同，吸收和反射的電磁波的能力也各有差異，直觀的表現(xiàn)就是不同物體的電磁波信息和反射光譜不同，通過遙感技術(shù)形成的圖像也不同[2]。遙感技術(shù)就是通過遙感儀器對來自于地面物體的電磁波信息和反射光譜進(jìn)行采集獲取、分析處理、加工成像，最終在遙感技術(shù)作用下將不同物體的清晰圖像直觀地呈現(xiàn)出來，探測并識別地面不同物體。在掌握了目標(biāo)物體電磁波特征和反射光譜波段的前提下，利用遙感技術(shù)能夠在非接觸情況下可以采集和分析遠(yuǎn)距離目標(biāo)物電磁波數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對目標(biāo)物的識別和實時監(jiān)測。

1.2 遙感技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀

遙感技術(shù)起步于20世紀(jì)中期，該技術(shù)的起源是基于不同物體輻射和反射電磁波的特異性，并融合傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、電磁波通信技術(shù)和航空航天技術(shù)等形成的一項綜合性技術(shù)。遙感技術(shù)起初用于幾何式定位，主要應(yīng)用于氣象的監(jiān)測和預(yù)報。隨著遙感技術(shù)的逐漸發(fā)展，目前已經(jīng)成為一項空間信息技術(shù)。通過遙感技術(shù)獲取地表信息，可以為相關(guān)領(lǐng)域開展工作提供指導(dǎo)。遙感技術(shù)的成像分辨率越來越高，應(yīng)用范圍也變得越來越廣泛。在氣象監(jiān)測和預(yù)報、衛(wèi)生環(huán)境監(jiān)測、國土安全監(jiān)測、生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測、城市規(guī)劃監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)評估、農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用[3]。

2 遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測中的優(yōu)勢

農(nóng)業(yè)災(zāi)害防治是一項十分復(fù)雜的工作，具體涉及的要素較多，囊括了技術(shù)、內(nèi)容、部門和地區(qū)等諸多方面，這些要素之間既相輔相成又相互制約。農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測和預(yù)報是防治農(nóng)業(yè)災(zāi)害的基礎(chǔ)，提升農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測水平顯得尤為重要。農(nóng)業(yè)災(zāi)害具有難預(yù)見性、突發(fā)性、蔓延性和危害性等特點。在農(nóng)業(yè)災(zāi)害防治中，遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對農(nóng)業(yè)災(zāi)害大范圍空間的實時、高效、準(zhǔn)確監(jiān)測，及時獲取農(nóng)業(yè)災(zāi)害發(fā)生的征象，在農(nóng)業(yè)災(zāi)害早發(fā)現(xiàn)、早防治方面具有顯著優(yōu)勢。遙感技術(shù)在大幅提升監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確性的同時大大節(jié)約了時間、人力和資金成本，顯著提升了農(nóng)業(yè)災(zāi)害防治水平。當(dāng)前遙感技術(shù)發(fā)展已經(jīng)較為成熟，尤其在搭載了大數(shù)據(jù)技術(shù)和智能化技術(shù)后應(yīng)用空間得到了大幅度拓展，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中掀起了一場技術(shù)革新。

3 遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測中的具體應(yīng)用

3.1 在旱災(zāi)監(jiān)測中的應(yīng)用

遙感技術(shù)在旱災(zāi)監(jiān)測中的應(yīng)用主要是通過監(jiān)測農(nóng)作物生長形態(tài)和土壤含水率來實現(xiàn)的。借助微波遙感技術(shù)能夠24 h全天候連續(xù)監(jiān)測土壤含水率，經(jīng)過反演模型推算后，監(jiān)測數(shù)據(jù)的置信度達(dá)95%以上。微波遙感技術(shù)包括了主動和被動兩種，二者的原理和功能存在差異，應(yīng)用于旱災(zāi)監(jiān)測中具有互補作用。研究發(fā)現(xiàn)，土壤介電參數(shù)會影響土壤含水率監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此需要監(jiān)測農(nóng)作物生長形態(tài)，即監(jiān)測農(nóng)作物的長勢，具體是通過發(fā)射指定波段的微波，然后采集和分析反射回來的微波，達(dá)到監(jiān)測農(nóng)作物生長形態(tài)的目的。遙感監(jiān)測技術(shù)表征農(nóng)作物生長形態(tài)的常見指數(shù)有條件植被指數(shù)、歸一化植被指數(shù)、距平植被指數(shù)等[4]。

3.2 在洪澇災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用

遙感技術(shù)是通過監(jiān)測洪澇災(zāi)害水體面積及水體深度來判斷洪澇災(zāi)害的發(fā)生面積和危害程度。洪澇災(zāi)害水體、土壤、農(nóng)作物和其他物體的反射電磁波譜有很大差異，遙感技術(shù)的傳感裝置就是通過獲取、識別和分析水體，土壤以及農(nóng)作物的反射電磁波譜來監(jiān)測洪澇災(zāi)害水體面積和水體深度，實現(xiàn)對洪澇災(zāi)害的實時監(jiān)測。

目前，常用的識別分析反射電磁波譜的方法有歸一化植被指數(shù)法、閾值法和譜間關(guān)系法。利用遙感技術(shù)能夠準(zhǔn)確地監(jiān)測到洪澇災(zāi)害發(fā)生前地面圖像和洪澇災(zāi)害發(fā)生后實時的水體面積圖像，對比分離前后圖像能夠準(zhǔn)確地掌握洪澇災(zāi)害的發(fā)生范圍，經(jīng)過對遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析可以獲取洪澇災(zāi)害的水體深度數(shù)據(jù)。利用遙感技術(shù)監(jiān)測到的洪澇災(zāi)害數(shù)據(jù)信息，還可以幫助人們及時掌握和評估洪澇災(zāi)害對農(nóng)業(yè)的影響程度，為制訂抗災(zāi)救災(zāi)方案提供第一手的寶貴資料。

3.3 在病蟲害監(jiān)測中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)病蟲害監(jiān)測主要采用人眼識別的方式，監(jiān)測效率低、局限性大、人力成本高，無法大范圍監(jiān)測病蟲。發(fā)生病蟲害后，農(nóng)作物的長勢會受到影響，外觀形態(tài)也會發(fā)生變化，如葉子會由綠轉(zhuǎn)黃，葉片也會變得稀疏。遙感技術(shù)監(jiān)測農(nóng)業(yè)病蟲害就是通過監(jiān)測農(nóng)作物的外觀形態(tài)變化來判斷和識別病蟲災(zāi)害。目前，常用的監(jiān)測病蟲害的遙感技術(shù)是光譜參數(shù)法，通過采集綠光波段反射峰向紅外光波段反射峰的變化數(shù)據(jù)來判斷農(nóng)作物是否發(fā)生病蟲害及病蟲害發(fā)生的范圍和程度。農(nóng)作物發(fā)生病蟲害后，其在可見光波段光譜反射率比正常農(nóng)作物高。在接近紅外光波段，其光譜反射率比正常農(nóng)作物低，反射光譜陡坡效應(yīng)會變得很微弱甚至消失[5]。目前，光譜參數(shù)法在農(nóng)業(yè)病蟲害監(jiān)測中具有良好的監(jiān)測效果，可及時發(fā)現(xiàn)病蟲害及評估病蟲害侵害范圍，為農(nóng)業(yè)病蟲害防治提供科學(xué)指導(dǎo)。

3.4 在凍害監(jiān)測中的應(yīng)用

凍害主要發(fā)生在我國北方地區(qū)。農(nóng)作物的正常生長需要適宜的氣溫環(huán)境，發(fā)生凍害后，環(huán)境氣溫驟降，給農(nóng)作物的正常生長帶來不利影響，甚至?xí)?dǎo)致農(nóng)作物大片死亡，造成農(nóng)作物減產(chǎn)甚至絕收。遙感技術(shù)利用光學(xué)傳感器采集地面農(nóng)作物的植被指數(shù)，然后通過歸一化植被指數(shù)法計算時間順序，根據(jù)時間變化反演監(jiān)測地區(qū)的地面氣溫變化情況，同時采集和分析凍害發(fā)生期間地面的遙感圖像，實現(xiàn)對凍害的實時監(jiān)測。遙感技術(shù)能夠準(zhǔn)確高效地判斷出監(jiān)測區(qū)域是否出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)凍害及凍害發(fā)生的范圍和程度，以便農(nóng)業(yè)人員及時掌握凍害影響程度并采取補救措施。

3.5 在風(fēng)雹災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用

風(fēng)雹災(zāi)害是強對流天氣造成的，通常會伴有大風(fēng)、臺風(fēng)和冰雹等自然現(xiàn)象，具有突發(fā)性、持續(xù)時間短、危害大等特點。風(fēng)雹災(zāi)害通常會導(dǎo)致農(nóng)作物倒伏或折斷，甚至?xí)竺娣e死亡，造成農(nóng)作物產(chǎn)量或品質(zhì)下降。風(fēng)雹災(zāi)害具有自身的特殊性，目前只能利用遙感技術(shù)對風(fēng)雹災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警、評估風(fēng)雹災(zāi)害發(fā)生后的危害程度，無法早期判斷和識別風(fēng)雹災(zāi)害。發(fā)生風(fēng)雹災(zāi)害后，農(nóng)作物的植被指數(shù)會下降，遙感技術(shù)監(jiān)測風(fēng)雹災(zāi)害是通過光學(xué)傳感器采集農(nóng)作物光譜反射率來獲取農(nóng)作物的植被指數(shù)信息，再利用歸一化植被指數(shù)法分析計算出風(fēng)雹災(zāi)害前后農(nóng)作物的遙感圖像，對比分析前后遙感圖像，得到風(fēng)雹災(zāi)害的空間分布面積和對農(nóng)作物造成的破壞程度。

3.6 在雪災(zāi)監(jiān)測中的應(yīng)用

雪災(zāi)也是我國北方地區(qū)常見的農(nóng)業(yè)災(zāi)害，在冬小麥種植地區(qū)，嚴(yán)重的雪災(zāi)會影響冬小麥的返青，甚至造成冬小麥凍死，導(dǎo)致冬小麥的產(chǎn)量和質(zhì)量下降;在農(nóng)牧區(qū)，嚴(yán)重的雪災(zāi)會造成植被被大雪覆蓋，導(dǎo)致牛羊飼料緊缺甚至斷食，給牧民造成經(jīng)濟損失。目前，利用遙感技術(shù)可以全面監(jiān)測雪災(zāi)發(fā)生地區(qū)的地面圖像和信息，明確雪災(zāi)覆蓋面積和雪層厚度信息，通過分析相關(guān)數(shù)據(jù)信息，可以為開展雪災(zāi)救援工作提供指導(dǎo)。

4 結(jié)束語

遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測方面具有監(jiān)測范圍大、適用性強、監(jiān)測效率高、監(jiān)測數(shù)據(jù)信息量大、監(jiān)測數(shù)據(jù)實時性強、監(jiān)測數(shù)據(jù)精確等優(yōu)勢。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，遙感技術(shù)還能深入挖掘農(nóng)業(yè)關(guān)鍵信息，為發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)作出決策提供有力的支持依據(jù)。在病蟲害、旱災(zāi)、霜凍、冰雹、洪澇等農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測中，遙感技術(shù)能第一時間掌握農(nóng)作物長勢，盡早發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)災(zāi)害并進(jìn)行預(yù)警，及時掌握災(zāi)害發(fā)展態(tài)勢，為人們積極采取防治措施爭取寶貴的時間，減少農(nóng)業(yè)災(zāi)害造成的損失。在農(nóng)業(yè)災(zāi)害防治中，遙感技術(shù)能夠為農(nóng)業(yè)災(zāi)害防治提供科學(xué)的指導(dǎo)，有效規(guī)避農(nóng)業(yè)災(zāi)害，提升農(nóng)業(yè)抗風(fēng)險能力，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)又好又快的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Popular Science Research of Remote Sensing Technol-ogy in Agricultural Disaster Monitoring

WANG Hong-lei （Institute of Agricu-ltural Remote Sensing and Information， Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Harbin， Heilongjiang 150000）

Abstract Remote sensing technology has been effectively applied in many fields in China and achieved remarkable achievements. The application of remote sensing technology in agricultural disaster monitoring can promote the healthy development of agriculture and achieve the goal of modern agriculture and intelligent agriculture. This paper introduces the application of remote sensing technology in agricultural disaster monitoring and improves the understanding of remote sensing technology for agricultural disaster prevention and control personnel.

Key words Agricultural disasters; Monitoring; Remote sensing technology; Application