遥感在农作物遥感估产的应用

遥感在农作物遥感估产的应用

改革开放以来，国民经济快速发展，现在各行各业对高科技的需求和运用不断加深。其中计算机技术，遥感技术，全球定位系统技术等都已经在个个领域中都起着至关重要的作用。这其中遥感技术是一种并没有完全作用于物体但能对其进行研究分析的技术。是指在遥感平台上，一种运用各种传感器来获取作物及其环境背景的反射、辐射信息的瞬时记录，经计算机识、处理、分类、信息提取等方法，并结合地学分析和数理统计分析，最后估测出农作物的最终产量。采用遥感技术有相当多的优点，其主要优势在可以迅速获取资料，时效性强，周期短。遥感平台放置的高低直接决定了它视角的宽广，位置越高视角也就越宽广，观察的范围也就越大。相对于传统估产的方法，遥感估产更加具有经济效益和社会效益。遥感数据可以更加的反应出许多的人文与地理信息。且数据连贯性较强，具有高强度性和可比性。我国相对来说很早就在农业方面采用遥感技术。

20世纪70年代末以来，基于土壤普查和农业区划工作的需求，在国家计委、国家科委和农业部的支持下，联合国粮农组织(FAO)、计划开发署(UNDP)提供了资助，农业部门成立了专门的技术研究机构，开展了遥感应用的技术和设备引进以及人才培训工作。经过20多年的技术攻关、实验研究和生产服务，目前农业遥感技术应用已经形成了一支分属于13个工作单位、拥有技术人员200多名的专业队伍，能够承担和完成农业资源调查和监测、主要农作物估产、农业自然灾害监测和评估等任务。

经过这20多年的努力，农业部对遥感技术的运用，取得了重要成果。一是在农业资源调查和监测方面，开展了全国耕地变化监测。对我国北方4省区10年土地开发利用综合评价、全国土地利用现状概查、松嫩平原土地利用遥感调查、内蒙古草原资源调查和监测等;二是在作物估产方面进行了北方7省冬小麦遥感估产、黑龙江省大豆及春小麦估产、南方稻区水稻估产、棉花面积监测等项研究;三是在生态环境变迁方面，进行了全国水土流失调查制图、北方地区土地沙漠化监测等;四是在自然灾害监测方面，开展了北方草原火灾监测、北方冬小麦旱情监测等。

作物参量估算

遥感估产是建立作物光谱于产量之间联系的一种技术，通过光谱来获取作物的生长信息。在实际工作中，常常用绿度或植被指数作为评价生长状况的标准，植被指数中包括了作物长势和面积两方面的信息。光谱产量的模式的基本思想是将各种形式的植被指数与作物单产建立回归方程，筛选出方程拟合率高、相对剩余标准差小的估产模式。遥感估产的两个关键问题：一是作物识别和面积估算，二是作物长势分析，单产模型构建，这两个问题的解决都是通过遥感信息处理实现的。

1、农作物遥感估产原理

任何物体都具有吸收和反射不同波长电磁波的特性，这是物体的基本特性。人眼正是利用这一特性，在可见光范围内识别各种物体的，遥感技术也是基于同样的原理，利用搭载在各种遥感平台(地面、气球、飞机、卫星等)上的传感器(照相机、扫描仪等)接收电磁波，根据地面上物体的波谱反射和辐射特性，识别地物的类型和状态。

农作物估产则是指根据生物学原理，在收集分析各种农作物不同生育期不同光谱特征的基础上，通过平台上的传感器记录的地表信息，辨别作物类型，监测作物长势，并在作物收获前，预测作物的产量的一系列方法。它包括作物识别和播种面积提取、长势监测和产量预报两项重要内容。

2、农作物估产方法

农作物估产在方法上可分为传统的作物估产和遥感估产两类。

传统的作物估产基本上是农学模式和气象模式，采用人工区域调查方法。它们把作物生长与主要制约和影响产量的农学因子或气候因子之间用统计分析的方式建立起关系。这类模式计算繁杂、速度慢、工作量大、成本高，某些因子种类往往难以定量化，不易推广应用。遥感估产则是建立作物光谱与产量之间联系的一种技术，它是通过光谱来获取作物的生长信息。在实际工作中，常常用绿度或植被指数（由多光谱数据，经线性或非线性组合构成的对植被有一定指示意义的各种数值）作为评价作物生长状况的标准。植被指数中包括了作物长势和面积两方面的信息，各种估产模式，尤其是光谱模式中植被指数是一个极为重要的参数。根据传感器从地物中获得的光谱特征进行估产具有宏观、快速、准确、动态的优点。

在遥感估产中农作物面积提取是最重要的内容。用遥感方法测算一种农作物的种植面积主要有以下几种方法。

遥感在农作物估产的应用

遥感集市上设立了“农业遥感应用课题组”，致力于农情方面的遥感科研。

由李强子博士带领的科研团队长期从事农情遥感监测、农作物遥感识别与种植面积估算、以及农业信息化研究。研究开发了基于多时相高分辨率光学、多频率雷达数据、作物生化组分的农作物精细识别技术，并建立了基于多尺度遥感数据协同、空间抽样与遥感技术相结合的大范围作物种植面积估算方法。

1、多级尺度作物种植面积遥感精准估算产品

利用多尺度多光谱遥感数据，结合面积采样框架和地面调查技术，建立了基于遥感影像全自动分类技术的农作物种植面积遥感估算方法，能够实现全省、地市、区县和乡镇各级早中晚稻种植面积的准确估算，区县级估算精度优于90%。

该技术已经在湖南省开展了连续三年的运行监测，为湖南省粮食补贴信息提供了准确的数据基础，有效遏止了地方政府的虚报行为，每年节约财政资金上亿元，得到湖南省财政厅的高度认可。该成果还可应用于农业统计、农业产能分析、农业生产规划等相关领域。

2、粮食生产风险评估产品

利用长时间序列遥感、气象、以及环境要素数据，分析影响全球不同区域的粮食主导生产要素的潜力及其利用强度与效率（休闲率、耕地面积、种植结构）、环境要素及其异常（干旱、极端温度等）发生频率和期望减产数量，实现了粮食生产要素潜力的风险评估。

3、多尺度作物单产遥感估算产品

综合利用农业气象观测资料和中低分辨率遥感数据，建立了大宗粮食作物单产估算模型，基于遥感波段反射率，结合气温水分等环境因素，通过对作物地上干物质量累积及分配的动态模拟，最终实现农作物单产的空间分布制图与多级行政尺度估算。