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1、遥感技术在农业上的应用班 级资工10807姓名 张 童序号30学 号202205543一、遥感的定义遥感（英文缩写为RS）,顾名思义就是遥远地感知。人类通过大量的实践，发觉地球上每一个物体都在不停地汲取、放射信息和能量，其中有一种人类已经熟悉到的形式电磁波，并且发觉不同物体的电磁波特性是不同的o遥感就是依据这个原理来探测地表物体对电磁 波的反射和其放射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识 别物体。遥感的实现还需要遥感平台，如卫星、飞机、气球等，它们的 作用就是稳定地运载传感器。当在地面试验时,还会用到地面象三角 架这样简洁的遥感平台。针对不同的应用和波段范围，人们已经讨论 出许多种传
2、感器,探测和接收物体在可见光、红外线和微波范围内的 电磁辐射。传感器会把这些电磁辐射依据肯定的规律转换为原始图 像。原始图像被地面站接收后，要经过一系列简单的处理，才能供应应 不同的用户使用。二、遥感技术的基本原理遥感的基本原理是采用平台上的光电传感器，接受并纪录来自 被测对象所放射或反射的不同电磁波谱信息，然后通过光学电子仪 器和计算机等，对所得信息进行处理并判读出所要了解的状况。三、遥感技术在农业上的应用1、在农业气象上的应用在农业气象预报工作中，我们要讨论的主要对象不外是植被、水 体和土壤。为了解这三种地物光谱反射特性,我们首先就要通过地面 遥感来探测。遥感技术主要是通过传感器把地物景象
3、变成图象，再从 遥感图象中解译出地物的特征。其依据就是地物光谱的响应特征。图 1是3种地物的光谱曲线。从图中可以看到，0.41.0 um的电磁波长范围内，土壤随着 波长的增加，反射增加;而植被在0.75l.Oum处反射最高；水体则 相反，在这红外波段内反射很低。单就一种农作物而言，在它的不同 生育阶段，光谱反射特征也是不同的。影响农田作物光谱反射特征的主要因子有：作物特征、土壤状 况和田间结构。从作物方面看，不同作物长相不同，光谱反应不同。 例如小麦苗期和棉花苗期，由于叶片外形、对地面的掩盖度不同，反 射曲线有差异。作物的叶、穗、茎的颜色和结构，直接打算着作物光 谱反射的强弱。从土壤方面看，主
4、要是质地、有机物含量、含水量及 粗糙度影响着遥感影象的色调。一般来说，土壤质地愈细、比表面积 大,反射率愈大。但是质地细的土壤简洁形成较大的土粒，所以实际 状况反而是反射率较小。土壤含水量高、有机质含量大，反射率小。 而土壤愈粗糙（如刚耕翻的土壤），反射率愈小。从田间结构看，主 要有作物行向、畦和行的宽度、间套种状况及植株冠层叶片分布的几 何外形影响着光谱反射特征。从世界范围看，目前各国把遥感技术在 农业气象预报的应用主要是：I监测农作物生育状况、土壤水分变化，从而为进行有效的田间管理 供应资料。采用卫星遥感资料分析作物生育状况时，常常使用植物光谱指 数，这些指数是采用卫星上多光谱扫描资料，结
5、合作物光谱反射特 征而加以计算的。目前常用的有绿度、垂直植物指数、绿色植物指数 等。大家知道，目前资源卫星13号均装有4个光谱段的扫描器，它 们的波长分别是0.50.6 口 m、0.60.7 u m、0.70.8 u m、0.81.1 m。而第4号资源卫星及其以后的资源卫星和诺阿气象卫星均装有 4个以上光谱段的扫描器。这就是说当卫星飞过时，对地面上某一点 的光谱反射，同时有4个或4个以上的光谱段扫描器接收感应并纪录。 由于各种地物的光谱反射特征不同，每个光谱段所感应到的信息量 是不同的。而绿度的含义，即是把从地面植被上接收下来的4个信息 量，进行数学合成而取得的一个能表示植被特征的值，即G二E
6、aiXi(l WiW4),式中G为绿度，Xi为反射率或反射辐射,i为所代表的波段 数，3为相应的系数。例如依据试验确定的绿度计算式为G=0.0932X3+0.5881X4-(0.4778X1+0.6484X2),其物理含义，相当于植 被的近红外反射减去可见光的反射。这正是考虑到植物在近红外波段 反射强，而在可见光波段反射弱，经数学处理后，使不同植物状的 遥感信息量的区分加大，以便于专业人员的分析和判读。其它植物指 数的意义也与此相类似，如垂直植物指数为PVI二IR/R,式中PVI代表 垂直植物指数，IR为红外反射值，R为红光反射值。依据讨论已知, 在作物生育过程中，绿度值的变化与植物叶面积变化
7、呈如下关系：G =。式中Gm为最大绿度值，LAI为为叶面积指数,C为常数，e为自然对数底。所以绿度随时间的变化形式如图2所Zjs O播种后H数图2绿度时间曲线图2中，纵坐标为绿度值,横坐标为时间或作物的发育期。不同作物的 G-t曲线是不同的。由卫星上所取得的信息，进行计算机处理求得 的不同时间内的绿度值，就可采用G-t曲线判定作物的生育期及生 长状况等。对于土壤水分状况的估量，目前主要是通过两种方法，一是简 略地采用假彩色合成的卫星图象，从色调上定性地对土壤水分的 多少进行推断。一般规律是：色调偏蓝、偏暗的地方，土壤水分是 充分的；而色调偏黄偏白，一般是水分偏少的干早区。此外是采用 气象卫星的
8、热红外波段求算地面的温度状况，然后再采用土壤含水 量多少与土壤热容量的关系，建立起土壤温度变化与土壤湿度的定 量关系进行计算。目前这一方法已经开头在热带干早地区进行试验， 并在非洲的干早分析预报中已起到肯定的作用。n采用遥感技术进行农作物的产量预报粮、棉产量的丰歉对整个国民经济和人民生活至关重要。在全国 实行联产承包责任制后，用常规方法统计产量比较困难，为了使有 关部门及早把握产量情报，产生了采用遥感技术进行估产的需要。 应用遥感技术进行农作物估产，主要有两种方法，即采用资源卫星 进行大面积估产和采用地面光谱进行较小范围估产。应用遥感技术进 行大面积小麦估产，美国已进行了十年之久，取得了较好成
9、果。但对 其他作物的估产尚未取得进展。我们我国近年来采用遥感技术对黄淮 海的小麦估产已取得肯定成果。航天遥感的作物估产，有以下儿个步骤：资料收集。估产前必需收集多光谱扫描资料、地面测定资料（农 作物光谱反射率、叶面积、群体结构、叶角分布等）、历年气象和产 量资料。识别农作物。按作物在各波段的反射率来区分作物。征之间的 关系光谱与作物特征关系受作物的形态特征、光谱波段、生长发育阶 段及气象环境等条件的影响，一般可以叶面积指数和绿度表示。确定作物面积。按已知作物类别，经计算机处理，用监督或非 监督分类方法算出面积。（4）猜测单产。按光、热、水、气与作物生长发育关系，建立起 作物生长模式、作物的单产
10、模式、作物产量的限制因素模式。在此基 础上猜测单产。由于单产受地区的局限性很大，因此不同地区的单产 模式应有所区分。按作物面积与单产算出总产OIII准时调查分析气象灾难所造成的大面积作物损失状况。对农作物病虫害发生、进展的遥感监测，主要也是依据作物受害 后，光谱反应发生变化来进行的。但病虫害症状在彩色红外遥感图象 上反应得更为明显。美国从1956年就用红外航空照片来区分健康的 和染锈病的作物。用遥感方法来识别甜菜叶斑病和马铃薯晚疫病。英 国昆虫讨论中心还通过气象卫星资料的分析，来推断是否有相宜蝗 虫滋生扩散的条件，从而预报蝗虫的发生和迁飞状况。由于遥感技术可以定期或随时供应大范围地面消失的状况
11、。所以 目前一些我国开头用它来监测各地发生的水旱灾难及农作物的受冻 状况。如苏联在草原和森林草原地区的小麦，由于积雪和最低气温出 现的状况不同，有的年份则发生大面积小麦越冬死苗现象。他们为了 准时精确推断每年小麦死苗面积，就用航空测量方法来协作地面的实地调查，以便较快地了解大面积的死苗状况，打算是 否要发布春季重播其它谷类作物的预报。美国卫星图美国用卫星图片来监测水灾的发生状况。采用卫星图 片可以计算受灾面积，一方面还可以用多时图象确定洪水退去的时 间，从而来估量农作物的受淹状况。美国还采用飞机微波探测方法来 估算冰雹造成的损失。此外，还可以采用遥感图象来推断积雪及其溶 化状况，对牲畜放牧条件的预报来说，这是必要的参考资料。 森林火灾的监测和预报也可以采用遥感手段来进行。