RS

2012年6月1遥感技术在农业信息获取中的应用——精细农业专题报告2012年6月2一、农业遥感的由来遥感技术是20世纪60年代蓬勃发展起来的一门新兴的、综合性的探测技术,随着空间技术、信息技术、电子计算机技术和环境科学的发展,从而逐步形成发展的一门新兴交叉学科技术。遥感技术、地理信息系统技术和全球定位系统技术构成了完整的遥感技术体系,是对地观测的重要手段,也是信息技术的一个重要分支。农业遥感是随遥感技术的发展而发展的,在农业领域内最早应用的主要是航空照片。2012年6月3农业遥感是随遥感技术的发展而发展的,在农业领域内最早应用的主要是航空照片。2012年6月4二、遥感在农业的应用当前遥感在农业中应用较多的领域是农作物估产、作物生长状态监测、土地调查、农作物生态环境监测与自然灾害及病虫害监测等方面。同时,农业是遥感技术的最大用户。农业遥感的工作十分广泛。我国是农业大国,改变农业管理水平,合理利用资源以及粮食生产等十分需要该项技术为政府决策部门提供准确信息。2012年6月5二、遥感在农业的应用农业估产2012年6月6二、遥感在农业的应用当前遥感在农业中应用较多的领域是农作物估产、作物生长状态监测、土地调查、农作物生态环境监测与自然灾害及病虫害监测等方面。同时,农业是遥感技术的最大用户。农业遥感的工作十分广泛。我国是农业大国,改变农业管理水平,合理利用资源以及粮食生产等十分需要该项技术为政府决策部门提供准确信息。2012年6月7二、遥感与信息获取遥感可为精准农业提供以下两类农田与作物的空间分布信息:一类是基础信息，这种信息在作物生育期内基本没有变化或变化较少，主要包括农田基础设施地块分布及土壤肥力状况等信息;另一类是时空动态变化信息，包括作物产量土壤熵情作物养分状况病虫害的发生发展状况、杂草的生长状况以及作物物候等信息。2012年6月81.基础信息获取(1)农田基础设施调查(2)地块分布调查(3)土壤状况调查2012年6月91.基础信息获取(1)农田基础设施调查农田基础设施调查主要包括农田道路水利设施等，是农业生产和农田管理的基础保障。目前采用的面向对象的多尺度分割技术可以更加有效地利用所要提取对象的形态特征，在对道路和水渠等线性特征地物进行提取时，可取得更好的效果方向：如何合理地综合利用道路和水渠等特殊地物的几何特征、辐射特征、拓扑特征及上下文特征，以提高自动提取的效率和精度，是下一步研究的主要方向。2012年6月101.基础信息获取(1)农田基础设施调查多尺度分割技术2012年6月111.基础信息获取(1)农田基础设施调查农田基础设施调查主要包括农田道路水利设施等，是农业生产和农田管理的基础保障。目前采用的面向对象的多尺度分割技术可以更加有效地利用所要提取对象的形态特征，在对道路和水渠等线性特征地物进行提取时，可取得更好的效果方向：如何合理地综合利用道路和水渠等特殊地物的几何特征、辐射特征、拓扑特征及上下文特征，以提高自动提取的效率和精度，是下一步研究的主要方向。2012年6月121.基础信息获取(2)地块分布调查精准农业中的变量管理技术是通过将农田分为较小的管理单元来实现。有效方法：基于管理单元进行的精准耕作更具有可操作性，利用高分辨率遥感影像进行地块边界及其空间分布的提取，不仅时效性强、精度高，而且符合中国农村高度分散条件下的精准农业的实施。图像分割技术则能利用高分辨率遥感影像来自动提取耕地地块，已经取得了较好的效果，并逐渐成为耕地地块遥感提取的主要方法2012年6月131.基础信息获取(3)土壤状况调查土壤状况是决定农田潜在生产力的主要因素，土壤性状及肥力状况信息可以为精准农田管理提供响应依据。土壤的反射光谱主要受其物理性质、化学成分及矿物成分的影响，通过地物反射光谱可以有效区分不同类型的土壤，并可用于土壤肥力状况的调查。目前，遥感技术已经可以成功地获取土壤的有机碳NPKCa盐分以及总有机质等的含量信息，并可以对土壤的pH值等化学属性进行估算。困难：此外，利用遥感技术提取有作物覆盖的区域的土壤光谱信息比较困难，目前主要利用作物收割后的时间开展监测，而通过间接方法所得到的土壤属性精度还达不到精准农业的要求2012年6月14通过地物反射光谱可以有效区分不同类型的土壤2012年6月151.基础信息获取(3)土壤状况调查土壤状况是决定农田潜在生产力的主要因素，土壤性状及肥力状况信息可以为精准农田管理提供响应依据。土壤的反射光谱主要受其物理性质、化学成分及矿物成分的影响，通过地物反射光谱可以有效区分不同类型的土壤，并可用于土壤肥力状况的调查。目前，遥感技术已经可以成功地获取土壤的有机碳NPKCa盐分以及总有机质等的含量信息，并可以对土壤的pH值等化学属性进行估算。困难：此外，利用遥感技术提取有作物覆盖的区域的土壤光谱信息比较困难，目前主要利用作物收割后的时间开展监测，而通过间接方法所得到的土壤属性精度还达不到精准农业的要求2012年6月162.时空动态变化信息的获取及利用(1)指导农田灌溉(2)指导施肥(3)指导病虫害防治(4)指导杂草控制(5)指导作物收获2012年6月172.时空动态变化信息的获取及利用(1)指导农田灌溉精准农业可根据不同作物不同生育期的土壤墒情和作物需水量，通过实施适时适量灌溉来节约水资源，以提高水资源的生产效率。有效方法：微波遥感是进行土壤含水量监测的一种有效方法，但如何结合作物的生长信息进行旱情评价以及如何获取土壤较深层的熵情状况还需要进一步的研究。研究方向：如何发展一种适合农田尺度应用，并综合考虑土壤供水和作物需水的旱情遥感监测方法，将会成为主要的研究方向。2012年6月18微波遥感：通过地物反射光谱可以测定含水量2012年6月192.时空动态变化信息的获取及利用(1)指导农田灌溉精准农业可根据不同作物不同生育期的土壤墒情和作物需水量，通过实施适时适量灌溉来节约水资源，以提高水资源的生产效率。有效方法：微波遥感是进行土壤含水量监测的一种有效方法，但如何结合作物的生长信息进行旱情评价以及如何获取土壤较深层的熵情状况还需要进一步的研究。研究方向：如何发展一种适合农田尺度应用，并综合考虑土壤供水和作物需水的旱情遥感监测方法，将会成为主要的研究方向。2012年6月202.时空动态变化信息的获取及利用(2)指导施肥农业变量施肥即根据土壤养分含量和作物养分胁迫的空间分布来精细准确地调整肥料的投入量，但这需要在了解土壤中各种养分的盈亏情况的同时，实时掌握作物的养分状况。实现这一目标需要土壤肥力状况及作物养分两方面的信息，通过遥感技术对作物生化参数(氮、磷、钾等)的监测可以提供有效的作物养分信息，同时通过冠层生化参数的监测还可以为作物品质的监测提供依据。目前对作物生化组分进行监测主要使用统计回归方法。2012年6月21作物生化参数监测2012年6月22作物生化参数监测2012年6月232.时空动态变化信息的获取及利用(2)指导施肥农业变量施肥即根据土壤养分含量和作物养分胁迫的空间分布来精细准确地调整肥料的投入量，但这需要在了解土壤中各种养分的盈亏情况的同时，实时掌握作物的养分状况。实现这一目标需要土壤肥力状况及作物养分两方面的信息，通过遥感技术对作物生化参数(氮、磷、钾等)的监测可以提供有效的作物养分信息，同时通过冠层生化参数的监测还可以为作物品质的监测提供依据。目前对作物生化组分进行监测主要使用统计回归方法。2012年6月242.时空动态变化信息的获取及利用(3)指导病虫害防治遥感技术可以对病虫害做出快速响应，并可为作物的管理提供空间化的处方图基于遥感技术的监测可以提供作物病虫害发生发展的定性和定量及空间分布信息，进而为生产经营管理者在病虫害发生早期采取措施提供数据支持，以避免病虫害的扩大和更大的损失。作物病虫害遥感监测主要在单叶和冠层两个层面上展开对单叶而言，因作物病虫害会导致作物叶片细胞结构色素水分氮素含量及外部形状等发生变化，从而引起作物反射光谱的变化;对作物冠层来说，因病虫害会引起作物叶面积指数、生物量、覆盖度等的变化，故病虫害作物的反射光谱与正常作物可见光到热红外波段的反射光谱有明显差异。目前在作物病虫害监测中主要是使用特定波段的植物光谱反射率及其所构建的对病虫害有指示作用的各种指数，其中温度也是一个重要的因素。2012年6月25作物病虫害遥感监测不同长势松树的反射光谱曲线2012年6月262.时空动态变化信息的获取及利用(3)指导病虫害防治遥感技术可以对病虫害做出快速响应，并可为作物的管理提供空间化的处方图基于遥感技术的监测可以提供作物病虫害发生发展的定性和定量及空间分布信息，进而为生产经营管理者在病虫害发生早期采取措施提供数据支持，以避免病虫害的扩大和更大的损失。作物病虫害遥感监测主要在单叶和冠层两个层面上展开对单叶而言，因作物病虫害会导致作物叶片细胞结构色素水分氮素含量及外部形状等发生变化，从而引起作物反射光谱的变化;对作物冠层来说，因病虫害会引起作物叶面积指数、生物量、覆盖度等的变化，故病虫害作物的反射光谱与正常作物可见光到热红外波段的反射光谱有明显差异。目前在作物病虫害监测中主要是使用特定波段的植物光谱反射率及其所构建的对病虫害有指示作用的各种指数，其中温度也是一个重要的因素。2012年6月272.时空动态变化信息的获取及利用(4)指导杂草控制遥感技术可以有效地进行农田杂草的识别，并能提供杂草分布的空间位置及密度信息目前所发展的农田杂草遥感识别技术主要有以下两种:一种是基于光谱的影像分类技术，另一种方法是通过作物的生长特征在反射光谱上的反映来区分受到杂草胁迫的作物。2012年6月28作物识别年6月292.时空动态变化信息的获取及利用(5)指导作物收获遥感监测作物收获期主要有以下两种方法:一种是使用时间序列遥感数据(如植被指数)跟踪作物的生长过程，通过作物生育末期作物生长过程的特征变化来确定作物成熟期;另一种是基于作物成熟在作物水分、叶绿素含量、氮素含量等冠层生化参数变化所表现出的特征，通过这些特征的遥感监测来实现作物生育期的预测。不同品质的作物收获后的处理及用途不同。作物品质对产品的价格和用途影响很大，通过作物品质的监测，可以指导加工企业进行相应品质作物的收获/收购，以降低作物品质的检测成本和辅助产品定价。作物品质遥感监测技术的研究主要是近十年才开始研究的方法，其监测的对象主要包括小麦玉米水稻甜菜烟叶等。2012年6月30THEEND!