農(nóng)業(yè)遙感技術解析課件

1、農(nóng)業(yè)遙感技術農(nóng)業(yè)遙感技術一、遙感技術簡介二、農(nóng)業(yè)遙感技術的特征三、農(nóng)業(yè)遙感技術的應用四、農(nóng)業(yè)遙感技術存在的問題五、農(nóng)業(yè)遙感技術的發(fā)展趨勢一、遙感技術簡介 一、 遙感技術簡介遙感（Remote Sensing）即遙遠的感知，指在一定距離上，應用探測儀器不直接接觸目標物體，從遠處把目標的電磁波特性記錄下來，通過分析，揭示出物體的特征性質(zhì)及其變化的綜合性探測技術。攝影照相便是一種最常見的遙感,照相機并不接觸被攝目標,而是相隔一定的距離,通過鏡頭把被攝目標的影像記錄在底片上,經(jīng)過化學處理,相片便重現(xiàn)被攝目標的圖像。從拍攝目標到再現(xiàn)目標所用的手段,便是一種遙感技術。遙感與其他技術結合，在農(nóng)業(yè)應用中具有科

2、學、快速、及時的特點。這對于充分利用農(nóng)業(yè)資源、指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品供需平衡等方面有著重要的意義。 一二、農(nóng)業(yè)遙感技術的特征1. Spatial：探測范圍廣，空間分辨率高2. Spectral：光譜分辨率高3. Temporal：重復觀測二、農(nóng)業(yè)遙感技術的特征1. Spatial：探測范圍廣，空間三、農(nóng)業(yè)遙感技術的應用（1）作物產(chǎn)量估算（2）土地資源調(diào)查（3）作物種植面積監(jiān)測 （4）作物長勢監(jiān)測 （5）土壤墑情監(jiān)測 （6）農(nóng)業(yè)災害預測和評估 （7）農(nóng)作物生態(tài)環(huán)境監(jiān)測（8）農(nóng)業(yè)環(huán)境保護三、農(nóng)業(yè)遙感技術的應用（1）作物產(chǎn)量估算（1）作物產(chǎn)量估算基于作物特有的波譜反射特征利用遙感手段對作物產(chǎn)量進行監(jiān)測

3、預報利用影像的光譜信息可以反演作物的生長信息 (如LAI、生物量)通過建立生長信息與產(chǎn)量問的關聯(lián)模型獲得作物產(chǎn)量信息常用植被指數(shù)作為評價作物生長狀況的標準（1）作物產(chǎn)量估算基于作物特有的波譜反射特征作物估產(chǎn)目前主要應用于：大面積作物環(huán)境監(jiān)測。如通過NOAA衛(wèi)星遙感影像的綠度值，了解大面積作物的分布和長勢，并根據(jù)該作物在某一些地區(qū)的生長日歷(拔節(jié)、開花等)和氣象衛(wèi)星所提供的資料，對某一作物地區(qū)可能發(fā)生的氣象災害、土壤水分的保證率和流行性病蟲害等發(fā)生早期警報。大面積估產(chǎn)。如利用陸地衛(wèi)星進行某一作物的生態(tài)分區(qū)，收集每一生態(tài)分區(qū)內(nèi)歷年該作物的產(chǎn)量以及有關的氣象資料建立產(chǎn)量模式，同時進行與衛(wèi)星同步的高空

4、、低空和地面光譜觀測，然后根據(jù)衛(wèi)星影像所提供的信息進行某一作物的產(chǎn)量估測。較小面積的估產(chǎn)。如在一個縣或一個地區(qū)范圍內(nèi)，利用陸地衛(wèi)星影象進行統(tǒng)計分層（即分區(qū)），每層根據(jù)成數(shù)抽樣的原則，選取一定數(shù)目的在衛(wèi)星影象和航空像片上都有明顯標志的樣區(qū)，然后利用航空像片在該樣區(qū)內(nèi)進行有關作物面積和長勢等的調(diào)查，以此來推算該層的總面積和總產(chǎn)量。這種方法稱為框圖面積取樣估產(chǎn)，精度可達9597。在地塊零碎、多種作物混作的地區(qū)則精度為7580。但衛(wèi)星影像總的都對宏觀農(nóng)業(yè)管理有利。 作物估產(chǎn)目前主要應用于：大面積作物環(huán)境監(jiān)測。如通過NOAA遙感估產(chǎn)的基本原理 任何物體都具有吸收和反射不同波長電磁波的特性，這是物體的基本

5、特性。人眼正是利用這一特性，在可見光范圍內(nèi)識別各種物體的，遙感技術也是基于同樣的原理，利用搭載在各種遙感平臺(地面、氣球、飛機、衛(wèi)星等)上的傳感器(照相機、掃描儀等)接收電磁波，根據(jù)地面上物體的波譜反射和輻射特性，識別地物的類型和狀態(tài)遙感估產(chǎn)的基本原理 任何物體都具有吸收和反射不同波長電磁波的 農(nóng)作物估產(chǎn)則是指根據(jù)生物學原理，在收集分析各種農(nóng)作物不同生育期不同光譜特征的基礎上，通過平臺上的傳感器記錄的地表信息，辨別作物類型，監(jiān)測作物長勢，并在作物收獲前，預測作物的產(chǎn)量的一系列方法。它包括作物識別和播種面積提取、長勢監(jiān)測和產(chǎn)量預報兩項重要內(nèi)容。 農(nóng)作物估產(chǎn)則是指根據(jù)生物學原理，在收集分析各種農(nóng)作

6、物不同生農(nóng)作物估產(chǎn)的方法 農(nóng)作物估產(chǎn)在方法上可分為傳統(tǒng)的作物估產(chǎn)和遙感估產(chǎn)兩類農(nóng)作物估產(chǎn)的方法 農(nóng)作物估產(chǎn)在方法上可分為傳統(tǒng)的作物估產(chǎn)和遙1. 傳統(tǒng)的作物估產(chǎn)基本上是農(nóng)學模式和氣象模式，采用人工區(qū)域調(diào)查方法，把主要制約和影響的農(nóng)學因子或氣候因子用統(tǒng)計分析的方法建立起來，這類模式一般計算繁雜，速度慢，工作量大，成本高，某些因子往往難以定量化，不易推廣應用。2. 遙感估產(chǎn)則是建立作物光譜與產(chǎn)量之間聯(lián)系的一種技術,它是通過光譜來獲取作物的生長信息。在實際工作中，常常用綠度或植被指數(shù)（由多光譜數(shù)據(jù)，經(jīng)線性或非線性組合構成的對植被有一定指示意義的各種數(shù)值）作為評價作物生長狀況的標準。植被指數(shù)中包括了作物

7、長勢和面積兩方面的信息， 各種估產(chǎn)模式 ，尤其是光譜模式中植被指數(shù)是一個極為重要的參數(shù)。根據(jù)傳感器從地物中獲得的光譜特征進行估產(chǎn)具有宏觀、快速、準確、動態(tài)的優(yōu)點 1. 傳統(tǒng)的作物估產(chǎn)基本上是農(nóng)學模式和氣象模式，采用人工區(qū)域 在遙感估產(chǎn)中農(nóng)作物面積提取是最重要的內(nèi)容。用遙感方法測算一種農(nóng)作物的種植面積主要有以下幾種方法。 1）航天遙感方法。包括衛(wèi)星影像磁帶數(shù)字圖象處理方（一般精度較高）和綠度-面積模式。 2) 航空遙感方法?？蛇M行總面積的測量、作物分類及測算分類面積。 3) 遙感與統(tǒng)計相結合的方法。此方法是由美國農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計局在原面積抽樣統(tǒng)計估產(chǎn)的基礎上發(fā)展起來的,其原理是利用遙感影像分層，再實行

8、統(tǒng)計學方法抽樣。 4) 地理信息系統(tǒng)(GIS)與遙感相結合方法。此方法是在地理信息系統(tǒng)的支持下，利用遙感信息，對不同農(nóng)作物的種植面積進行獲取。 在遙感估產(chǎn)中農(nóng)作物面積提取是最重要的內(nèi)容。用遙感方法測算一農(nóng)業(yè)遙感技術解析課件歸一化植被指數(shù)監(jiān)測圖：歸一化植被指數(shù)監(jiān)測圖：不同品種水稻監(jiān)測圖：不同品種水稻監(jiān)測圖： 農(nóng)作物遙感估產(chǎn)雖然具有客觀、定量、準確的優(yōu)點,而且可以同時獲取單產(chǎn)、面積、總產(chǎn)資料,在小區(qū)試驗已取得較高的精度,但其大面積估產(chǎn)還不能滿足專業(yè)化要求。農(nóng)作物產(chǎn)量氣象預報模型和農(nóng)學預報模型預報精度較高,但缺乏長勢監(jiān)測和面積資料。模擬模型機理明確,小區(qū)試驗效果也很好,但這類模型需要大量的田間試驗觀

9、測和取樣分析來確定模型參數(shù),大面積應用難度很大。因此,在專業(yè)服務中,仍然需要綜合使用各種模型；在水稻、小麥遙感估產(chǎn)，方法已比較成熟，并仍在發(fā)展；棉花遙感正在被廣泛的研究，而在其他作物估產(chǎn)方面還需進一步擴展；農(nóng)業(yè)遙感與信息技術的基礎研究、應用研究和成果轉(zhuǎn)化之間有很大的脫節(jié)現(xiàn)象；發(fā)展3S三位一體的估產(chǎn)方法成為今后估產(chǎn)的趨勢。 農(nóng)作物遙感估產(chǎn)雖然具有客觀、定量、準確的優(yōu)點,而且可以同時（2）農(nóng)業(yè)資源調(diào)查包括對土壤、地形、植被、表層地質(zhì)、氣候、 水文和地下潛水等各種農(nóng)業(yè)自然要素的調(diào)查如利用砂質(zhì)土和粘質(zhì)土對可見光光譜的反射,前 者較強,后者較弱利用二者因不同的水分狀況、有機質(zhì)含量、鹽分含量和表面粗糙度產(chǎn)

10、生不同的光譜反射對黑白片上不同灰階的影像灰度和圖形特征進行專業(yè)解譯勾繪出不同的專業(yè)圖件。（2）農(nóng)業(yè)資源調(diào)查包括對土壤、地形、植被、表層地質(zhì)、氣候、 土地資源利用監(jiān)測圖：土地資源利用監(jiān)測圖：草原資源監(jiān)測圖：草原資源監(jiān)測圖：（3）作物種植面積估測不同作物在遙感影像上呈現(xiàn)不同的顏色、紋理、 形狀等特征信息利用信息提取的方法，將作物種植區(qū)域提取出來得到作物種植面積和種植區(qū)域獲取作物種植面積是長勢監(jiān)測、產(chǎn)量估算、病蟲 害、災害應急、動態(tài)變化等監(jiān)測的前提。（3）作物種植面積估測不同作物在遙感影像上呈現(xiàn)不同的顏色、紋（4）作物長勢監(jiān)測對作物的苗情、生長狀況及其變化的宏觀監(jiān)測即對作物生長狀況及趨勢的監(jiān)測作物長

11、勢包括個體和群體兩方面的特征葉面積指數(shù)LAI是與作物個體特征和群體特征有關的 綜合指標，可以作為表征作物長勢的參數(shù)歸一化植被指數(shù)NDVI與LAI有很好的關系用遙感圖像獲取作物的NDVI曲線反演計算作物的LAI進行作物長勢監(jiān)測。（4）作物長勢監(jiān)測對作物的苗情、生長狀況及其變化的宏觀監(jiān)測小麥苗期長勢監(jiān)測圖：小麥苗期長勢監(jiān)測圖：作物長勢監(jiān)測效果圖：作物長勢監(jiān)測效果圖：（5）土壤墑情監(jiān)測土壤墑情也就是土壤含水量土壤在不同含水量下的光譜特征不同土壤水分的遙感監(jiān)測主要從可見光-近紅外、熱 紅外及微波波段進行。微波遙感：精度高，具有地表穿透性，不受天氣 影響，成本高，成圖的分辨率低 常用的還是可見光和熱紅外

12、遙感通過與反映土壤含水量相關的參數(shù)建立關系模型反演土壤水分 （5）土壤墑情監(jiān)測土壤墑情也就是土壤含水量土壤墑情監(jiān)測效果圖：土壤墑情監(jiān)測效果圖：土壤墑情監(jiān)測效果圖：土壤墑情監(jiān)測效果圖：（6）農(nóng)業(yè)災害的預測和評估結合陸地衛(wèi)星與氣象衛(wèi)星所獲得的資料利用當時的衛(wèi)星影像與常年衛(wèi)星影像進行對比獲得有關災害的成災面積和災情程度的較準確的結果監(jiān)測災害發(fā)生情況、影響范圍、受災面積、受災程度進行災害預警和災后補救減輕自然災害給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所造成的損失（6）農(nóng)業(yè)災害的預測和評估結合陸地衛(wèi)星與氣象衛(wèi)星所獲得的資料旱災監(jiān)測效果圖：旱災監(jiān)測效果圖：火災監(jiān)測效果圖：火災監(jiān)測效果圖：雪災監(jiān)測效果圖：雪災監(jiān)測效果圖：作物受災情況監(jiān)

13、測圖：作物受災情況監(jiān)測圖：（7）農(nóng)作物生態(tài)環(huán)境監(jiān)測掌握土壤的鹽堿度、沙塵暴等對土壤的風化侵蝕、蟲 害、耕地水分和養(yǎng)分的增減等具體變化信息生產(chǎn)者能根據(jù)這些信息及時決定對策，提高勞動生率通過NOAA 衛(wèi)星遙感影像的綠度值，了解大面積作物 的分布和長勢根據(jù)該作物在某一些地區(qū)的生長特點和氣象衛(wèi)星所 提供的資料對某一作物地區(qū)可能發(fā)生的氣象災害、土壤水分的 保證率和流行性病蟲害等發(fā)生早期警報。（7）農(nóng)作物生態(tài)環(huán)境監(jiān)測掌握土壤的鹽堿度、沙塵暴等對土壤的風沙塵暴監(jiān)測效果圖：沙塵暴監(jiān)測效果圖：作物生長壞境溫度監(jiān)測圖：作物生長壞境溫度監(jiān)測圖：（8）農(nóng)業(yè)環(huán)境保護利用衛(wèi)星遙感技術連續(xù)監(jiān)測環(huán)境變化準確反映環(huán)境質(zhì)量利用遙感技術能及時監(jiān)測出大氣的污染，尋找 出污染源；對河流進行實時監(jiān)控，保障人民生產(chǎn)生活安全提前研究環(huán)境污染的成因和對策。（8）農(nóng)業(yè)環(huán)境保護利用衛(wèi)星遙感技術連續(xù)監(jiān)測環(huán)境變化四、農(nóng)業(yè)遙感技術存在的問題1.技術上存在差距，遙感農(nóng)學信息提取模型的適應性有待加強2.多源多尺度遙感