农业干旱遥感监测方法及其应用的研究进展
农业遥感技术的发展现状及应用前景
农业遥感技术的发展现状及应用前景随着科技的不断发展，农业遥感技术在农业生产中的应用越来越广泛。
它可以帮助农民实现精准监测、精准管理、精准施肥，提高农作物的品质和产量，减少浪费和污染。
这篇文章将谈论农业遥感技术的发展现状及应用前景。
一、农业遥感技术的发展现状农业遥感技术是指利用航空、卫星、无人机等遥感设备获取农业数据并分析处理的技术。
近年来，这一技术得到了快速发展和广泛应用。
中国从上世纪70年代开始探索农业遥感技术，经过多年发展，已经建成了一套比较完整的农业遥感监测系统。
目前，中国农业遥感技术的应用主要有以下几个方面：1.耕地、作物、油料、果树等农业资源测量与监测利用农业遥感技术可以实现对农业资源进行高精度测量和监测，提高数据的时效性和准确性。
特别是在大面积的农作物监测方面，农业遥感技术的优势比较明显，可以实现对不同地区、不同气候条件下农作物的监测和比较，有助于农作物育种和种植技术的改进。
2.农业灾害监测和预警利用农业遥感技术可以实现对各种自然灾害的及时监测和预警，例如干旱、旱涝、冰雹、风灾等。
一旦发生灾害，可以快速采取应对措施，避免灾害对农业生产造成较大的影响。
3.农业精准施肥和资源节约利用农业遥感技术可以实现对农田的土壤和植物营养元素的监测和分析，根据不同作物的生长需要和土壤肥力状况，实现农业精准施肥。
这样可以节约肥料、降低农业污染，同时提高农作物的品质和产量。
二、农业遥感技术的应用前景农业遥感技术具有广阔的应用前景。
未来，它将在以下几个方面得到更广泛的应用：1.服务大众化未来农业遥感技术将面向更广泛的农业生产者。
它将没有门槛，服务大众化，可以让更多农民享受到农业遥感技术带来的好处。
2.智能化、自动化未来农业遥感技术将更加智能化、自动化。
例如，通过机器学习，可以实现农业遥感数据的自动分析和处理。
这将使得农业遥感技术更加高效、精准。
3.与传统农业相结合未来农业遥感技术将更加融合现代化科技和传统的靠天吃饭的农耕文化。
遥感技术在农业生产中的应用与挑战
遥感技术在农业生产中的应用与挑战农业作为国家经济的基础产业，对于保障粮食安全、促进农村发展和维持社会稳定具有至关重要的意义。
随着科技的不断进步，遥感技术作为一种强大的工具，正逐渐在农业生产中发挥着重要作用。
然而，如同任何新技术的应用一样，遥感技术在农业领域的推广也面临着一系列的挑战。
一、遥感技术在农业生产中的应用（一）农作物监测与估产遥感技术能够大面积、实时地获取农作物的生长信息，包括作物的种植面积、生长状况、病虫害情况等。
通过多光谱、高光谱和雷达等遥感数据，可以准确地识别不同作物的类型和分布。
同时，利用植被指数等参数，可以对作物的生长阶段进行监测，进而评估作物的产量。
这为农业部门和决策者提供了重要的参考依据，有助于合理安排农产品的市场供应和调控。
（二）土壤质量评估土壤是农业生产的基础，其质量直接影响着农作物的生长和产量。
遥感技术可以通过测量土壤的反射光谱，分析土壤的理化性质，如土壤湿度、有机质含量、酸碱度等。
这有助于农民了解土壤的肥力状况，制定合理的施肥和土壤改良方案，提高土壤的利用效率。
（三）农业灾害监测与预警自然灾害如干旱、洪涝、病虫害等对农业生产造成了巨大的损失。
遥感技术能够及时、准确地监测这些灾害的发生和发展。
例如，通过气象卫星可以获取大范围的气象数据，提前预警干旱和洪涝灾害。
利用高分辨率的遥感影像，可以监测病虫害的发生范围和程度，为及时采取防治措施提供支持。
（四）精准农业精准农业是现代农业的发展方向，其核心是根据农田内不同区域的差异，进行精准的施肥、灌溉和植保等作业。
遥感技术可以为精准农业提供高分辨率的农田空间信息，帮助划分农田管理单元，实现农业资源的精准投入，减少浪费，提高农业生产的经济效益和环境效益。
二、遥感技术在农业生产中面临的挑战（一）数据质量和分辨率虽然遥感技术能够获取大量的数据，但数据的质量和分辨率往往受到多种因素的影响。
例如，天气条件、传感器精度、数据处理方法等都可能导致数据的误差和不确定性。
如何利用遥感技术进行农作物监测
如何利用遥感技术进行农作物监测农作物是人类生活中不可或缺的一部分，而通过遥感技术进行农作物监测，对于提高农作物产量、优化农业生产具有重要意义。
遥感技术通过获取地面信息的无损手段，可以提供大范围、高分辨率的农田数据，帮助农民和农业专业人员更好地管理农作物。
本文将从遥感技术的原理、应用以及未来发展等方面，谈谈如何利用遥感技术进行农作物监测。
一、遥感技术的原理与应用遥感技术是指通过空中或卫星搭载的传感器采集地物辐射信息，并对所采集的数据进行分析和解释。
遥感技术的原理基于物质辐射特性的变化，通过电磁波与地球表面进行相互作用，进而获取地物信息。
遥感技术可以获取农作物的生长信息，如植被指数、叶面积指数等，从而辅助判断农作物的生长状态和健康状况。
遥感技术在农作物监测中的应用广泛，可以实现以下功能：1.作物面积估算：通过遥感影像分析，可以确定特定区域内农作物的面积，为农民按需种植提供数据依据。
2.作物受灾监测：利用遥感技术可以实时监测农作物受灾情况，如旱情、水稻低温冷害等，及时采取救灾措施。
3.农作物长势监测：通过遥感数据，可以实现对农作物生长速率、施肥状况等方面的监测，为农民提供农作物管理的科学依据。
4.病虫害监测：遥感技术可以探测农作物受到的病虫害威胁，提前预警并采取相应措施。
5.农田水资源监测：通过遥感技术，可以观测农田的湿润程度，为合理的灌溉和水资源管理提供支持。
二、遥感技术在农作物监测中的案例1.作物面积估算案例：通过卫星遥感技术，结合地理信息系统，可以准确估算大范围的农作物种植面积。
例如，利用遥感技术和GIS分析，中国农业科学院遥感应用研究所对全国范围内的主要农作物进行面积估算，为政府决策提供了精准的数据支持。
2.农作物受灾监测案例：在山西省的农作物受干旱影响时，通过卫星遥感技术，可以及时检测到受灾地区，为相关部门提供救灾支援的准确信息。
同时，结合气象数据和农作物遥感监测结果，可以对灾区进行一站式的监测和评估。
基于遥感技术的干旱监测方法研究
基于遥感技术的干旱监测方法研究一、遥感技术概述遥感技术是一种通过飞机、卫星或其他载体，利用传感器远距离感知地表特征的技术。
它在环境监测、资源管理、灾害评估等领域发挥着重要作用。
干旱作为一种严重的自然灾害，对农业生产、水资源管理和生态环境保护等方面产生深远影响。
因此，基于遥感技术的干旱监测方法研究具有重要的实际意义。
1.1 遥感技术的核心原理遥感技术的核心原理是通过传感器接收地表反射或辐射的电磁波，将这些电磁波信号转换为数字图像或数据，进而分析地表的物理、化学和生物特性。
遥感技术具有覆盖范围广、时效性强、成本相对较低等优点。
1.2 遥感技术的应用领域遥感技术的应用领域非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 土地利用和土地覆盖变化监测：通过遥感技术可以监测土地利用类型的变化，评估土地资源的利用效率。
- 植被状况监测：利用遥感技术可以评估植被覆盖度、生物量和生长状况，为生态保护和林业管理提供数据支持。
- 水资源监测：遥感技术可以监测地表水体的分布和变化，评估水资源状况和水文循环过程。
- 灾害监测与评估：遥感技术可以快速获取灾害发生区域的信息，评估灾害影响范围和程度。
二、干旱监测方法研究干旱监测是遥感技术应用的一个重要方向。
干旱监测方法的研究旨在提高干旱识别的准确性和时效性，为干旱预防、缓解和应对提供科学依据。
2.1 干旱监测的遥感指标干旱监测的遥感指标主要包括以下几个方面：- 植被指数：如归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)等，可以反映植被的生长状况和健康状况。
- 土壤湿度：通过分析土壤的微波辐射特性，可以估算土壤水分含量，作为干旱监测的重要指标。
- 地表温度：地表温度的异常升高可能指示地表水分的减少，是干旱发生的一个信号。
- 植被覆盖度：植被覆盖度的减少可能是干旱影响的结果，可以用来评估干旱的严重程度。
2.2 干旱监测的遥感技术方法干旱监测的遥感技术方法主要包括以下几个方面：- 多时相遥感数据对比：通过对比不同时间的遥感数据，可以发现干旱发生和发展的过程。
农业科技利用遥感技术进行农情监测
农业科技利用遥感技术进行农情监测农业是国家经济的重要支柱，也是人民生活的基础。
随着科技的不断进步，农业生产方式也在不断地升级，其中遥感技术在农业科技中发挥着重要的作用。
遥感技术通过获取遥感图像和数据，可以提供种植者和政府监测农情的有效手段。
本文将重点探讨农业科技利用遥感技术进行农情监测的意义、方法以及展望。
一、农业科技利用遥感技术进行农情监测的意义1. 实时监测和预警传统的农情监测方式主要通过人工采集数据，耗费时间和人力物力较大。
而遥感技术能够快速获取大范围的土地信息，实时监测农情，并通过数据分析和算法预测可能出现的问题，提前采取措施进行防范，从而减轻损失和风险。
2. 精细化管理遥感技术可以提供高分辨率的图像和数据，帮助农民更准确地了解农田的生长状态、土壤肥力、病虫害情况等。
农民可以根据这些信息采取相应的农事措施，精细化管理作物，提高产量和质量。
3. 智能决策通过遥感技术获取的农情数据，可以进行大数据分析和机器学习，帮助农民和政府做出智能决策，例如确定最佳的农田利用方案、合理安排灌溉水源、调整农药使用等，以提高农业生产效益。
二、农业科技利用遥感技术进行农情监测的方法1. 多光谱遥感多光谱遥感利用不同波段的光谱信息来获取地表的农情数据。
通过分析植被指数等参数，可以了解农田的生长状态、病虫害情况等。
例如，通过监测NDVI（归一化植被指数），可以评估植物的健康状况和生长情况。
2. 雷达遥感雷达遥感可以不受天气和云层的影响，获取地表的反射率、干旱程度、土壤湿度等信息。
利用雷达数据，可以对农田进行全天候的监测和分析，提供决策支持。
3. 热红外遥感热红外遥感能够测量地表的温度分布，从而反映植被状态、土壤湿度等。
通过监测农田的热红外辐射，可以判断植被的生长情况和病虫害的存在与否。
4. 光学遥感光学遥感利用可见光、红外线等波段的光谱信息，获取地表和植被相关的参数，例如植被指数、叶面积指数等。
通过分析这些参数，可以了解农田的植被覆盖、生长状态等信息。
农业干旱监测研究现状与展望
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ｒ气 象 灾 害 的一 半 以上 ，可 以 说 下旱 带 标和标准化降水指怀进行 对比分析 ， ｝
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我国干旱遥感监测技术方法研究进展_张学艺
我国干旱遥感监测技术方法研究进展张学艺 张晓煜 李剑萍 舒志亮 曹宁(宁夏气象防灾减灾重点实验室,银川750002)科技部社会公益研究专项(2005DIB3J103)和中国气象局新技术推广项目(CM ATG2005M 45)共同资助作者简介:张学艺,男,1978年生,学士,主要从事农业气象及生态遥感工作,Email :yifei _lzu @sohu .com 收稿日期:2006年10月20日;定稿日期:2007年1月25日摘要 以裸露地表、部分覆盖度地表和全植被覆盖地表3种不同下垫面类型为着眼点,详尽地阐述了相应下垫面类型下不同的干旱遥感监测技术方法的适用范围和其监测的优劣。
下垫面为裸露地表时,微波遥感法具有广阔的前景;部分覆盖时双层模型法较好,但模型复杂,应注重经典双层模型的简化;全覆盖时各类监测方法各有优劣。
提出未来干旱遥感监测的发展方向和应用前景,对应用遥感技术进行干旱监测相关业务的开展提供有益的参考。
关键词 干旱 遥感 热惯量 微波 距平植被指数法 植被覆盖引言干旱灾害是我国主要的自然灾害之一,运用遥感手段对干旱进行监测,具有大范围、宏观、动态监测的优势。
关于运用遥感技术进行干旱监测,已有许多综述性研究,有从监测所使用的光谱特性分类入手的[1,2],有对各种监测方法分述的[3～5],有从监测所使用的资料类型进行总结的[6,7],还有单从某种理论监测方法着手综述的[8]等。
但在实际的业务应用中,我们关心的往往是不同下垫面下应该应用哪种(些)方法比较合适,本文从这个角度出发,总结出不同下垫面下相应的监测方法,对比其优劣,为实际的业务和科研工作提供参考。
通常,下垫面分裸土、部分植被覆盖和全植被覆盖。
对于裸土,热惯量法和微波遥感法能够得到较好的结果;全植被覆盖条件下,作物缺水指数法、供水植被指数法比较适用。
如何解决部分植被覆盖条件下旱情的监测是一个值得研究的问题,尤其是在用热红外遥感监测土壤水分时尤为必要,因为在农作物的生长过程中,部分覆盖在生长期中占有很长时间,而双层模型就是针对这一问题进行研究的成果。
农业干旱监测指标研究进展
（ 土壤 含水量 占田间持水 量 的 比值 ） 、 土 壤 有效 水 分 存储（ 土壤某 一厚 度层 中存储 的能被 植 物 根系 吸 收 的水 分 ） 、 土壤水 分亏缺 量 （ 实 际蒸 散 量 与可 能蒸 散
低和稳定性 ． 在 不具备灌溉条件且 地下水位 相对 比较 低 的干 旱农作 物种植 区 ， 仅 降水量 这一指 标就基 本能
具有 计 算 稳 定 的特 性 ， 消 除 了 降 水 的 时 空 分 布 差 异 ， 比简单 的百分 比法和距平法更能反 映不同时 间 尺度 内降水 与水 资源 状态 之 间的关 系 ． Ｎ ａ ｌ ｂ ａ ｎ ｔ ｉ ｓ Ｉ 等 在 Ｓ Ｐ Ｉ 的基础上 结合 十分 位数 方 法提 出了综 合 干旱 指 标 （ Ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｎ ａ ｉ ｓ ｓ ａ ｎ ｃ ｅ Ｄ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ Ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ， Ｒ Ｄ Ｉ ） ， 并 在 希腊 两河流域进行 了试验性研 究 ， 结果表 明 Ｒ Ｄ Ｉ 对不 断变 化的环境更为敏感 ． １ ． ２ 基 于土壤 水分 的监 测指标 土壤水分 的亏缺情况 是决 定农业 干旱程 度 的关 键． 根 据农 田水量 平 衡原 理 ， 容 易 建 立基 于 土壤 、 大 气、 植 物三者 的土壤 水分 监测模 型 ． 基 于土 壤水分 的
监 测 指 标 是 应 用 广 泛 且 成 熟 的 一 类 农 业 干 旱 监 测 指 标 ． 常 采 用 的 单 一 土 壤 水 分 指 标 有 土 壤 湿 度
规 划 和粮食 生产 等具 有 重要 意义 ． 农 业 干 旱受 多 种 自然 因素 （ 气 象条 件 、 水文条件 、 下 垫 面状 况 等 ） 和 人为 因 素 （ 农 作物布局 、 耕作制度 、 人 文 经 济 条 件 等） 的共 同影 响 … ， 其 监 测 指 标 也 与 自然 因素 和 社
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• . 植被供水指数法(VSWI)
• 植被供水指数是以地表温度和植被指数为监测指标的一种综合监测干旱 的方法。其原理是当植物供水不足导致作物由于缺水死亡时，归一化植 被指数会急剧下降而叶表面温度迅速升高。
VSWI NDVI Ts
• 式中：VSWI——植被供水指数；NDVI——植被指数；Ts——植被冠层 温度(以反演的地表温度近似为植被的冠层温度)。
• 2)全植被覆盖地表下的干旱监测，由于单层模型前提下的热力学机制不 明确，完全植被覆盖度的界定不清楚，不适合全生育期的监测，有一定 的局限性。一植被 供水指数法(VSWI)等广义的、适合于植物各时期的模型方法。
• 3)对于部分植被覆盖地表的干旱监测一般采用综合指数评价，如条件植 被温度指数法(VTCI)、温度植被指数法(TVDI)等双层模型，但一般涉及 过多的非遥感参数如气象要素、叶面指数等，未来应将研究方向重点放 在模型的简化上
我国农业干旱遥感监测方法 及研究进展
• 频繁的干旱已成为世界范围内最为严重的气候灾害之一，它严重 的影响着农业布局和农田产量进而直接阻碍了社会经济的可持续 发展，对农业经济和农民生活造成了严重影响。农业干旱是多种 因素共同作用的结果，水文条件、气象条件、农作物布局、作物 品种及生长状况、耕作制度及耕作水平都可对农业干旱的发生与 发展起到重要影响，因此对农业干旱的实时动态监测势在必行。 随着农业干旱预测、评价工作的不断发展和完善，农业干旱监测 方法也有了较大的发展，相对于传统农业干旱监测手段，遥感监 测方法具有范围广、宏观、动态监测的优势。但对于不同下垫面 类型，农业干旱遥感监测方法也不同，一般可分为基于裸露地表、 部分覆盖度地表和全植被覆盖地表3种监测方法。
基于裸露地表的遥感监测
1. 热惯量法
热惯量是物质对温度变化热反应的一种量度，反映的是 物质与周围环境能量交换的能力。水的热惯量比土壤高， 因此含水量较高的土壤昼夜温差较小。
ATI =（1 – A ）/（Td- Tn）
ATI 为土壤表观热惯量，T日为昼最高温度，T夜为夜最 低温度，A 为全波段反照率，Q 为常数，那么
时间 1999 2006
2006 2008 2009
研究人员
刘丽等
邓玉娇等
基于植被供水指数法的干旱监测研究进展
通过植被供水指数建立了计算地面干旱指数的回归方程并确定了贵州 省的 干旱面积和干旱指标。
通过分析不同土地利用类型对干旱分类信息进行了提取并对广东省干 旱灾 害进行了监测。
肖国杰等
进一步运用遥感卫星对干旱进行监测，较好的监测了辽西地区生长季 的干 旱动态。
Q(1 – A)表示地面所吸收的太阳净辐射。
热惯量法对于植被覆盖率比较高的地区会导致其误差较 大，该方法适合干旱、半干旱的裸土或低覆盖率地区的 旱情监测。
• 2. 微波遥感法
• 微波遥感法克服了传统测量方法测点少、耗时耗力、光 学遥感精度低和受天气状况限制等缺点，具备全天时、 全天候并有一定穿透能力的优势，因此运用微波遥感进 行土壤湿度监测逐渐成为土壤湿度监测的热门方法之一。
杨丽萍等
赵伟等
对内蒙古地区高植被覆盖的生长季进行了大范围的干旱监测。 对重庆市特大干旱时期的土壤相对含水量进行监测并绘制了时空分布 图， 对干旱发生的时空变化特征进行了有效的分析
基于部分植被覆盖的遥感监测
• 1.条件植被温度指数法(VTCI) 条件植被温度指数在理论上综合了植被指数(NDVI)和地表温度 (LST)的空间特性，既考虑了区域内 NDVI 的变化，又强调了 NDVI 值相同时 LST 的变化。即 VTCI 值越小，干旱程度越严重； 反之，干旱程度越轻或没有旱情发生。
• 目前在裸土条件下微波遥感测定土壤表层的土壤含水量 已有较高精度，主要的研究重在是如何考虑植被影响以 及如何估算土壤剖面含水量的问题，即微波遥感监测干 旱状况比较适用于裸地地表，对植被覆盖度高的下垫面 应须另作处理。
基于全植被覆盖的遥感监测
• 1.距平植被指数(AVI)及标准植被指数(SVI) 距 平 植 被 指 数 ( AV I ) 及 标 准 植 被 指 数 ( S V I ) 的 原 理 都 是 通 过 当 年 该 时 刻
该地区的植被指数与多年平均值的差异来判断当年作物长势，进而判断出 作物受旱程度。标准植被指数是对距平植被指数进一步延伸，通过研究区 每个研究像元 Z 值
( Z i I NDVi INDV i
Zi 表示某个时期的 Z 值，σi 表示多年 NDVI 的标准差。即该时期该地区 的植被指 数(INDVi)相对于多年平均值 INDV 的偏离度的归一化数值。
• 由于在特征空间干湿边的确定方面缺乏对降水量、蒸散作用等对 监测结果影响的判别标准，会影响到线性拟合干湿边的精度。我 国目前通过对 TVDI 的研究已经取得了较好的效果，在干旱监测 中得到了广泛的应用
结论与展望
• 1)裸露地表下的干旱监测，应加强主、被动微波遥感的综合利用，进一 步研究有植被影响情形下如何估算土壤剖面含水量的问题。
• 条件植被温度指数法解决了在干旱发生时空变异时参数的稳定性 问题，尤其适合对区域级的干旱监测。在我国得到了广泛应用。
• 2. 温度植被指数法(TVDI)
• Goetz、Carlson等研究发现通过单一参数(地表温度或植被指数) 进行干旱监测会造成水分胁迫反映不够敏感而不能有效监测土壤 湿度。Lambin 等研究发现地表温度与植被指数呈显著的负相关 性，在干旱监测中结合使用既可消除土壤的影响，又可消除植被 指数只有在水分胁迫严重受阻不利于作物生长时才会变化的滞后 性。