遙感技術與農業應用范文

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關鍵詞:遙感技術;農業產業監測;應用研究

隨著社會的不斷發展與進步，遙感技術已經被應用在諸多行業中，也為行業發展提供全新契機。就農業產業監測工作來說，遙感技術被應用在農業土壤、氣象以及多方面內容中，遙感技術的應用范圍隨著技術的發展不斷拓展。近幾十年，中國農業發展迅速，農業產業由手工作業逐漸轉向機械作業。隨著近代的遙感技術出現，將農業產業推向全新高度，農業逐漸邁向高效化、精準化發展方向，這也是未來農業發展的主要趨勢。

一、遙感技術概述

所謂的遙感技術，就是指對較遠的區域具有感知意識。從事物發展的角度來看，遙感技術的出現，能夠進行遠處探知，并根據所收集信息，對信息進行分析以及處理。遙感技術能夠對不同事物特征加以分析，感知地面事物性質。此外，遙感技術可以根據不同事物或是物體，呈現出不同波普，對地面上的多種事物或是物體加以識別，具有極強地遠方感知能力。通俗來講，就是利用天空中的飛機、衛星等多種飛行物所含有的遙感器，對地面的數據加以收集以及整理，并對不同的數據進行識別、分析以及傳送等，這也是遙感技術主要特征。

二、遙感技術的主要特征

(一)信息獲取速度快衛星可以根據地球自轉周期進行運轉，并能在運轉工作中，對最新的數據進行獲取，并將獲得的信息技術更新，也能對原有數據加以更改。同時，快速信息獲取速度，能夠對新舊動態變化進行及時監測。

(二)信息獲取受限少地球的自然生態系統較為復雜，不同區域的地形、地質、地貌存在較大差異。像是沼澤、沙漠等區域，人類不僅難以跨越，更難以對其地面工作進行檢測。而利用遙感技術，在信息獲取上，所受限制較少。遙感技術不需要技術人員到區域現場進行觀測，能夠借助遠程控制系統，在惡劣的情況下借助遙感技術，獲取多種信息數據。

(三)信息獲取方法多對目前的遙感技術加以分析，遙感技術可以根據不同的人去需求，選取不同的波段以及遙感一起，對信息進行收集工作。較為常見的有可見光、紫外線、紅外線以及微波探測等。這些不同的信息獲取方式，由于不同波段，對物體造成的穿透性存在差異，進而對不同地面物體信息加以獲取。

三、遙感技術在農業產業監測中的實際應用

(一)分析農業生產所需資源遙感衛星在地表開展掃描監測工作，主要用用多波段傳感器，多波段傳感器，能夠根據布偶聽的物體信息，對其數據進行頸環收集。就目前所獲圖像來看，不同的地表物體，具有不同的紋理、形狀以及色調，這些信息之間都存在差異。只有根據不同的識別特征，并對地表的物體特征加以分析與識別。利用遙感技術，對農業產業進行監測的這一過程，也是遙感技術的主要應用原理。

(二)應用遙感技術監測農業產業情況將遙感技術應用在農業產業監測工作中，能夠對不同的農業作物加以區分，不同的農業作物，其所呈現的光譜具有較大的差異。根據圖像以及不同的波普，能夠對農業產業進行實時的監測，并關注農作物的實際生長情況。此外，利用不同階段的生長信息，還能對農作物產量進行評估。就我國遙感技術應用來說，遙感技術主要應用在小麥以及水稻監測工作中。

(三)監測評估可能出現的農業災害不同的農作物其所呈現的波譜特征存在差異，就算是一種農作物，也具有不同的內部結構以及外部的特征，其光譜反射率的曲線也是不同的。而遙感技術，正是應用此種方式，對農業產業進行監測工作，并根據不同的波普特征，對農業產業災害問題加以監測與評估。

(四)監測農業生產環境農業的生產環境關乎農業產量，利用遙感技術，對農業產業生產環境加以監測，像是對大氣環境、水環境、自然生態環境的監測工作中。其中，對大氣環境的監測，主要是對其空氣成分加以監測，并對大氣變化進行實時監測。而水環境，則是對水資源的變化情況以及不同水質進行分析。而自然生態環境的監測工作，主要指對農村生態變化、城市開發狀況以及森林覆蓋等多種情況進行監測。礦區生態破壞以及森林覆蓋情況等多方面進行監測。

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【關鍵詞】農業資源與環境遙感課程教學改革

【中圖分類號】G64【文獻標識碼】A【文章編號】2095-3089（2016）09-0016-02

一、引言

遙感技術是環境、城市、農業、林業、海洋、地質、氣象、軍事等探測研究的新手段，應用越來越廣泛，在許多高校相關專業學習中也受到了越來越多的重視。隨著高光譜遙感、微波遙感、高分辨率影像，以及3S集成技術的應用，遙感技術得到更加深入、全面的應用和發展。遙感課程是新疆農業大學農業資源與環境專業本科生的專業選修課，擬通過該課程的學習，使學生系統全面地了解遙感技術的基本理論、技術體系、原理方法，以及圖像分析處理和解譯的知識，并且能利用遙感技術解決專業領域相關問題的能力。農業資源與環境專業遙感課程的開設具有非常重要的作用。

二、農業資源與環境專業開設遙感課程的必要性

農業資源與環境專業的本科生主要學習農業資源的管理及利用、農業環境保護、農業生態、資源信息技術等方面的基本理論和基本知識，要求具備農業資源調查與規劃、環境監測與評價、氣象觀測、計算機技術等方面的能力，同時具有對農業資源和環境進行信息化管理等方面的能力。畢業后能在農業、國土、環保、農資等部門或單位從事農業資源管理及利用、農業環境保護、農業資源遙感與信息技術的科研、管理等工作。因此，要求該專業學生掌握基本的土地規劃與制圖、資源信息管理等方面的技術。這些都要求學生能有效的利用遙感技術方法，掌握遙感的基本技能，這也使得農業資源與環境專業開設遙感課程非常必要。

三、農業資源與環境專業遙感課程存在的問題及特點

（一）課程部分內容抽象難懂，學生專業知識儲備不足

遙感課程中遙感原理章節要求學生掌握遙感的物理基礎，包括地物的電磁波特性、電磁輻射與地物波譜的基本概念與性質、遙感成像原理等，涉及許多抽象的理論知識及相關定理、概念。一般要求在學習遙感課程前，具備測量學、地圖學、計算機技術和相關的專業知識，而農業資源與環境專業本科生沒有相關的知識儲備，對許多遙感課程涉及的重要知識內容僅限于高中的地理、物理知識水平上，對計算機的掌握能力也僅限于一般的應用，這就使得在理論教學上，需要重新制定適合其能力水平的教學內容。

（二）教學方法單一，缺乏多樣的教學手段

現在許多高校開設的遙感課程，仍以教師課堂講授為主，學生被動的接收，參與度不高。這就需要改革教學手段，采取多樣化的教學方式，組織小組討論，案例分析，更有效的利用多媒體技術和網絡。另一方面，高校本科生很少參加老師的項目，科研工作仍以研究生為主，調動本科生參與到教師的科研項目中，可以促進其快速的了解遙感在專業領域的應用，提高學生學習的積極性。

（三）重視度不夠

農業資源與環境專業本科生在培養模式上，往往更注重農業資源的管理及利用、農業環境保護、農業生態等理論知識的學習，對配套的相應技術方法的掌握不重視；同時與本專業教師對遙感技術的掌握及重視程度也密切相關。在實習環節不設計相應的實習，要想單一的從一門遙感課程的學習中獲取所需的本領面臨很大困難。

四、課程簡介

該課程理論課30個學時，實驗上機10個學時，共計40學時。教學目標要求掌握遙感的概念、遙感的原理與方法、遙感的技術系統；熟悉遙感數據的特征和應用、不同衛星遙感數據及其影像信息提取的方法；了解遙感信息的應用以及3S（GIS，RS，GPS）技術的集成應用。教學方法以課堂講授、討論、案例分析相結合，并輔以實驗課上機操作。考核方法為平時出勤、課堂表現、實驗成績、作業、參加討論次數占30%；期末考試70%，考試形式為閉卷筆試。

五、教學內容、方法及考核形式的改革

（一）教學內容改革

一般農業院校農業資源與環境專業開設的遙感課程，在內容上主要包括電磁輻射及物體的波譜特性、彩色基本原理、遙感技術系統、攝影成像、掃描成像、衛星遙感及其影像、遙感圖像的分析解譯、遙感數字圖像處理、遙感技術的應用、高光譜遙感與微波遙感，以及地理信息系統與3S技術等內容。部分章節內容較深奧，對于農業資源與環境專業學生來說，缺乏前期的專業知識儲備，理解掌握困難，而且在實際中的應用性較小。因此，本人在實際教學中將該課程內容進行了整合，弱化了彩色基本原理、攝影成像、掃描成像等部分內容的學習，主要突出遙感應用部分的知識講解，尤其是遙感技術在農業資源與環境領域的應用方面，更是增加了許多相應的實例，以案例的形式進行深入的講解，加深學生對遙感在本專業應用的理解。把3S技術集成應用章節也做為重點，使得教學內容更加具有前沿性。另外在實驗上機環節，將重點放在遙感技術的應用方面，以求更好地激發學生的學習積極性。

（二）教學方法與方式改革

在理論教學環節將傳統的板書與先進的多媒體技術以及網絡教學相結合，加深學生對相關概念、公式的理解，同時也提高學生興趣，增加互動。在實驗上機環節的教學過程中，有效的利用有限的上機時間，將重點放在遙感技術的應用案例分析上。提倡學生利用課余時間自學遙感常用軟件的基本操作，在課堂上不把遙感軟件的基本操作作為重點講述內容。其次，要多采用引導、啟發的方式，進行小組討論，讓學生參與到課堂的互動教學過程，活躍課堂氣氛。

（三）考核方式改革

在考核方式上，考核方法為平時出勤、課堂表現、實驗成績、作業、參加討論次數等平時成績占30%，期末閉卷筆試占70%。平時成績主要根據課堂上參加小組討論做匯報的情況，實驗上機部分的課程作業為主。在實驗課的學習中，要求以遙感技術在農業資源與環境領域的某一方面的應用為內容，完成一份詳實的實驗報告。期末考試在考試內容上作出調整，不要求學生死記硬背深奧的概念，不設計相關復雜的計算題目，引導學生以理解為主，根據專業背景增加學生對遙感的應用及發展趨勢的掌握。

六、總結

農業資源與環境專業的本科生在培養過程中要求掌握農業資源調查與規劃、環境監測與評價、氣象觀測、計算機技術等方面的能力，要具有對農業資源和環境進行信息化管理等方面的能力。要求其必須掌握遙感的基本技能，在畢業走上工作崗位后能利用遙感技術開展土地規劃與制圖、資源信息管理等方面工作。因此，培養單位要重視遙感課程的教學，使其通過該門課程的學習，具備一定的遙感專業技能，更好的服務于農業資源與與環境專業領域的各項研究和管理工作。

參考文獻： 

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[論文摘要]為適應當前高等教育中新型農科人才培養的要求，針對農科本科生的特點，本文明確了遙感課程教學目標，通過分析當前遙感教材的優缺點確定了適宜教材，依據理論聯系實際以及學以致用的原則提出了以應用為目標的主要教學內容。

遙感就是對地球表面的地學過程及特征進行物理量測量，并以數字量的形式客觀地收集、記錄、傳輸、處理和重現這一信息的科學技術，是現代空間信息科學的主要組成部分[1]，涉及到空間、電子、光學、計算機和生物學、地學等學科領域，特別是在資源監測、環境管理、全球變化、動態監測等中應用非常廣泛，顯示其優越性。目前已廣泛應用于農業、林業、地質、地理、水文、海洋、氣象、環境等領域，已發揮重大作用。農業遙感即為將現代遙感技術與農業科學相結合，而應用于農業生產領域的一門新興前沿技術，在當今遙感領域中最為活躍，也是迄今遙感應用最成功的領域之一，一直受相關科研機構、高等院校以及政府的積極關注。其中與農業學科領域關系密切的應用主要有：土壤調查，水分監測，草原調查、估產及監測，農學中的作物長勢監測、營養診斷與作物估產，植保中的病蟲害監測，農業氣象中的農業氣候研究與監測，農業生態中的環境保護和魚情水產研究等[2]。伴隨我國農業信息化進程的快速提升，遙感課程在高校農科本科生教育中的地位日趨重要。面對當前高等教育中新型農科人才需求，許多本科專業，對遙感技術都提出了很高的要求[3]，因此，為適應農業現代化和信息化的要求，必須進一步加強遙感課程教學以及提升學生遙感技術應用水平?；诖耍鶕P者近5年的遙感課程教學實踐，本文結合農科本科生的實際特點制定遙感課程教學目標、選擇適宜教材以及調整教學內容。

一、教學目標

通過本課程的教學，使農科本科生了解農業遙感的基本理論、基礎知識、研究現狀及農業遙感技術發展趨勢與應用，了解電磁輻射與電磁波譜的相關知識，學習地物波譜的測定方法，認識地物反射光譜的響應規律，學習繪制地物反射光譜曲線的方法，掌握常規的遙感儀器和軟件的操作方法，理解遙感技術農學機理，掌握遙感圖像處理的基本原理和方法，掌握遙感圖像的地物影像特征、遙感圖像解譯及遙感制圖的基本技能，掌握光譜數據處理方法，使農科本科生掌握研究農業遙感的基本方法和基本技能，注重培養農科本科生的實際操作和應用能力。

二、適宜教材

依據農科特點和遙感在農業領域中的應用現狀，選擇適宜教材是比較困難。如教育部面向21世紀課程教材《遙感導論》[2]，這部教材的特點是內容豐富，涉及技術原理較多、較深，對于農科本科生而言，技術原理顯得過深、有些內容較為陳舊，尤其應用案例?！吨脖慌c生態遙感》[4]教材內容系統，編排合理，理論分析深入、學術價值較高，但有關遙感基礎概念和基本技能甚少，作為農科本科生教材尚不合適?！哆b感概論》[5]內容編排邏輯性強，概念清晰易懂，實驗內容簡單而易開展，但很多應用案例比較陳舊，不能滿足當今新型農科本科生人才需求。21世紀高等院校教材《遙感技術導論》[6]內容系統，理論構架完整，概念清晰易懂，技術注解詳細，但對于農業應用涉及較少，所選應用案例也較老化。《農業定量遙感基礎與應用》[7]是一本系統闡述農業遙感新應用的專著，可作為農科本科生教學的參考書，但由于技術理論基礎體系不完整、內容因偏重于農情遙感而顯得覆蓋面不夠廣泛，不適宜作為農科本科生教材。為此，筆者講解遙感原理時選擇《遙感技術導論》作為教材，講解較新遙感農業應用案例時選擇《農業定量遙感基礎與應用》作為教材，這樣可有效地提高學生的遙感理論和實踐應用水平，以適應新型農科人才培養的要求。

三、教學內容

科學地選擇教學內容，優化教學內容，合理教學分配，是《遙感導論》教學的關鍵環節[8]。主要內容為遙感的基本概念、類型、特點、發展概況與在不同應用領域中所發揮的作用、電磁輻射與地物光譜特征、遙感成像原理與遙感圖像特征、遙感圖像處理、遙感圖像目視解譯與制圖、遙感在農業領域的應用等。

電磁輻射與地物光譜特征主要講解斯忒藩-玻爾茲曼定律、維恩位移定律、基爾霍夫定律、黑體輻射規律或普朗克公式、大氣的成份和結構、典型植被光譜反射特性以及地物反射三種形式（鏡面反射、漫反射和方向反射），重點解釋該內容所涉及到的一些術語或概念，比如電磁波譜、光譜特征、輻照度、輻射出射度、朗伯源、絕對黑體、太陽常數、大氣窗口、光的干涉和衍射、反射率及反射波譜等，該內容要配套開展光譜測定儀的使用及光譜數據處理操作方法等光譜實驗。遙感成像原理與遙感圖像特征主要講解世界范圍內主要的陸地衛星、氣象衛星、對地觀測系統（EOS）衛星和海洋遙感衛星平臺、攝像像片的幾何特征（垂直攝像、傾斜攝像、幾何特征、中心投影、垂直投影和像片的比例尺）、微波遙感的概念和特點以及四種分辨率（光譜分辨率、空間分辨率、時間分辨率和輻射分辨率）間的關系。遙感圖像處理主要講解光學原理（亮度對比、顏色對比、顏色性質、明度、色調、飽和度以及加色法和減色法等）、遙感影像的預處理（包括輻射校正、幾何校正、對比度增強、空間濾波、彩色變換、圖像運算、多光譜變換等）和多源信息復合等，該內容要配套開展輻射校正、幾何校正、拼接、鑲嵌、掩膜、融合、link等上機操作性實驗。遙感圖像目視解譯與制圖主要講解遙感影像的目視解譯、遙感影像的監督分類和非監督分類及其誤差和精度評價、專題圖制作等。遙感在農業領域的應用主要講解植被遙感、土壤遙感、水體遙感等。

四、結語

遙感技術是20世紀60年代興起的一種從遠距離不實際接觸物體而感知地表目標物及其特征的綜合性探測技術，是現代空間信息科學的主要組成部分，涉及到多種學科領域，它的功能和價值引起了許多學科的關注。

近5年，面向農科本科生基礎知識的實際情況，筆者以學生發展為本緊扣教學大綱開展遙感課程教學，教學目標制定明確，教材選用適宜，教學內容豐富，覆蓋面廣，應用實例典型且較新。結合遙感技術在農業領域中的應用，主要內容涵蓋了農業資源與農田環境監測、數字農作技術、精確農業、農情監測預報等主要應用領域，集中體現遙感可視為農業資源利用的“好管家”、農田管理的“好幫手”、農情監測的“千里眼”等重要作用。

課程教學目標定位合理，重點突出，符合農科本科生實際，適應當前新型農科人才發展的需求。所選用的教材互補性強，主次分明，難易程度適中，有利于農科本科生人才培養。教學內容本著理論聯系實際以及學以致用的總體原則進行系統講授，概念講解透徹，有明顯的重點和難點，遙感圖像解譯方法適應當前農業應用需求，覆蓋面較廣，且系統性強，適應當前高等教育中新型農科人才培養的要求。

近5年教學實踐證實，針對農科本科生的特點，本文該課程的教學目標、教材和教學內容是合理的，與當前高等教育中新型農科人才培養的要求是相適應的。

[參考文獻]

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關鍵詞 精準農業；推廣；關鍵技術應用；中國

中圖分類號 F320 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）07-0274-01

我國是農業大國，農業發展對于促進我國經濟和社會的發展具有至關重要的作用。近年來，我國農業得到了快速的發展，但是我國的人口數量眾多，且依然面臨著環境惡化和資源緊缺的問題，只有促進農業的現代化發展才能滿足社會發展的需求。在這種背景下，為了實現我國現代化農業的發展，就一定要大力發展精準農業。本文就精準農業的發展現狀進行闡述。

隨著我國科學技術的不斷發展，精準農業成為了人們研究的熱門課題。精準農業是一種在信息基礎以及地學空間的基礎上發展起來的信息化和集約化的農業技術，主要是將生物技術、信息技術和工程技術等高新技術和土壤學、生態學以及農學等有效融合在一起，充分利用現代化的科學技術指導農業生產，以促進農業發展。

1 精準農業概述

精準農業是指在農作物的生產過程中充分利用現代高新技術對其進行精耕細作，以現代農業的生產形式取代傳統農業的生產形式，更加注重對農業生產的管理。精準農業通過建立生態學、地學以及農學等模型，采用地理信息系統、全球定位系統以及遙感技術等對農業生產過程中各項活動進行精準的定位，并進行精細管理，以實現農業生產的集約化和信息化。通過這項技術，可以對農作物的產量和投入進行細致分析，在實際生產過程中，對農作物的生長、土壤以及機械設備等進行實時監測，使各種農業資源得到優化配置，發揮農業資源的優勢，以獲得最大的產量，減少資源浪費，從而不斷提高農作物的質量，提高農業生產的效益，促進我國農業進一步發展[1-3]。

2 精準農業發展現狀

2.1 我國精準農業推廣現狀

現階段，我國精準農業的發展已經取得了一定的成效，農業生產發生了巨大的改變。科技含量大大提升，很多高新技術都嘗試著逐漸應用到農業生產中，但是我國農業的總體科技水平還有待提高；魍撐┮翟謚鸞ハ螄執化農業轉變，但仍處于初始階段；由之前粗放經營的管理方式向精準農業的方向發展，但也仍處于初級階段。在農業發展過程中，很多常規技術以及高新技術在不斷推廣，傳統的粗放經營模式也已經得到了一定的改變。但是從整體上來說，我國農業總值的增長主要依靠投入生產要素，而科學技術的貢獻率還比較低。國外發達國家科學技術在農業生產總值增長中的貢獻率達到80%以上，但是我國只有35%左右，每年的農業科技成果推廣率不到30%，處于一個比較低的水平。總體來看，精準農業的推廣率比較低。

2.2 我國精準農業關鍵技術應用現狀

精準農業的發展需要依賴很多高新技術，因而高新技術應用得越普遍，說明我國精準農業的發展情況越好[4-7]。精準農業發展過程中經常使用的技術主要包括地理信息系統、遙感技術以及全球定位系統。

2.2.1 地理信息系統。地理信息系統是一門將統計學、環境科學、信息學、管理學以及計算機科學等學科融合在一起的新興學科，其通過使用各種先進的手段和技術來對特定的地區地理空間數據進行采集，并對地理信息進行分析和處理。地理信息系統在我國精準農業發展中的應用已經非常成熟，在實際運用過程中，針對特定地區的地理信息建立農田土地管理模型，然后對地區的自然條件、氣候、土壤元素、農作物苗情以及病蟲害的發生等進行準確的評估和分析，并針對這些因素的發展趨勢制定精準的調控措施，為精準農業的管理提供可靠的數據依據。在實際使用過程中，還可以將其與農業管理輔助決策系統配合使用。

2.2.2 遙感技術。遙感技術是一種獲取各種實地信息來源的技術，在精準農業技術體系中具有至關重要的作用，主要核心技術包括影像技術、農田多光譜圖像信息分析系統等。遙感技術的一個重要優勢就是其成本比較低，比航空攝影的成本減少1/2以上。在精準農業發展中，可以充分利用遙感技術獲取田間時空變化信息，在規?；霓r作物生產過程中，可以預測農作物的產量，同時預警宏觀農情，以農作物和土壤為研究對象，可以建立農作物的條件模型和長勢模型。遙感技術的應用也非常廣泛，為農業精細管理提供重要的參考[8]。

2.2.3 全球定位系統。全球定位系統是精準農業空間管理的重要設施，其具有采集定位信息以及進行農田測量的作用。目前，在小區式農作物產量的定位計算、農田變量信息的采集中均得到了廣泛的應用，將其應用到精準農業管理中，還可以實現機械自動化播種、灌溉和噴藥，實現農業機械化變量作業定位。不僅如此，其在環境監測和土地測量等方面也具有良好的作用，是一項發展前景廣闊的技術[9-10]。

3 結語

精準農業是農業發展的必然趨勢，與傳統農業的生產方式相比，精準農業借助于各種高新技術和現代化的管理手段對農業生產實施精細化管理，從而不斷提高農業生產的產量和質量。

4 參考文獻

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【關鍵詞】測繪技術；工程測量；高程控制測量；地理信息系統；遙感技術；全球衛星定位系統

現代測繪技術的核心是衛星導航定位技術、遙感技術和地理信息系統技術（簡稱3S技術）。其中，衛星導航定位技術和遙感技術是航天技術、衛星技術、傳感器技術、現代通信技術、計算機技術等高新技術綜合集成的結果，地理信息系統技術是計算機技術、數據庫技術、空間分析與模擬（虛擬現實）技術綜合集成的結果。因此，現代測繪技術是空間技術和信息技術等現代高新技術的綜合集成，也是國家高新技術的重要組織部分。

1 測繪技術概況

隨著我國科學技術的不斷發展，我國的測繪技術也不斷朝著數字化和高科技的方向快速發展著。現代的測繪技術中的“3S”技術就是測繪技術的代表，所謂的“3S”技術是遙感技術――RS、地理信息系統――GIS、全球定位系統――GPS這三種技術名詞中的最后一個單詞頭的統稱。

1.1 RS――遙感技術

RS遙感技術是位置、幾何形態、相關的物理特性的一種傳感手段。地球上的每一個物體都在不停的吸收、發射和反射信息和能量。遙感就是根據這個原理來探測地表物體對電磁波的反射和其發射的電磁波，從而提取這些物體的信息，完成遠距離識別物體。

1.2 GPS――全球衛星定位系統

GPS可以對全球的所有用戶全天候的提供高精度的三維速度和三維坐標，以及任何時間和信息。全球定位系統的主要用途有：1）陸地應用，主要包括車輛導航、應急反應、大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監測、地殼運動監測、 市政規劃控制等；2）航空航天應用，包括飛機導航、航空遙 感姿態控制、低軌衛星定軌、導彈制導、航空救援和載人航天器防護探測等。

1.3 GIS――地理信息系統

GIS是以測繪測量為基礎，以數據庫作為數據儲存和使用的數據源，以計算機編程為平臺的全球空間分析即時技術。這是GIS的本質，也是核心。GIS還是一個基于數據庫管理系統（DBMS）的分析和管理空間對象的信息系統，以地理空間數據為操作對象是地理信息系統。

2 現代測繪技術的應用

2.1 礦山測量方面

遙感技術在礦山測量中的應用已經歷了較長的時間產，并積累了豐富的經驗。應用遙感資料，可獲取礦區實時、動態、xp0wgr信息資源，對礦區環境進行監測，為礦區環境保護提供決策支持。遙感資料用于找礦、礦區地質條件研究，煤層頂底板研究等方面都已得到應用，所有這些，都說明遙感技術應用于礦山測量是礦山測量實現其現代任務的重要保證。利用GPS技術乾地礦區地表移動監測，水文觀測孔高程監測，礦區控制網建立或復測，改造等。

2.2 濕地方面

利用遙感技術對濕地生物資源的分布，生長狀況及其變化進行估測。利用遙感技術多層次，多時相的動態監測功能獲得及時可靠的數據。通過地理信息系統技術進行相關數據的實時更新，并對這些數據進行空間分析，可得到濕地的動態變化情況。應用遙感和地理信息系統技術，獲取濕地生態王朝質量分析評價所需要的數據，借助GPS技術進行水質采樣調查，植被樣方調查，土壤采樣等常規野外調查，根據濕地信息系統的功能，可將其劃分為兩大類，查詢服務型信息系統和決策支持型地信息系統。

2.3 水利工程方面

遙感技術能夠實時地對大江，大河和湖水水位進行監測，可實時監測洪水災害面積。RS和GIS集成能及早預報洪水淹沒范圍和干旱災情范圍，為防災，抗災提供準確信息。在水利樞紐工程竣工后，需對水庫大壩，大型橋梁等進行連續的，精密的監測。現代測繪技術提供了連續，實時的安全運行監控手段。利用全數字攝影測量或數字測圖技術建立數字地面模型，應用GIS的分析決策功能，可以方便快速地進行水庫大壩選址，庫容計算，引水渠修建，受益范圍等設計工作。為開發利用水資源提供科學依據。目前，大中城市都有由數字測圖技術或全數字攝影測量技術建立的城市數字地形圖，給排水管線的規劃，設計可在數字地形圖上進行。

2.4 精準農業方面

精確農業中，利用GPS技術對采集的農田信息進行空間定位，利用RS技術獲取農田小區內作物生長環境，生長狀況和寬間變異的大量時空變化信息；利用GIS技術建立農田土地管理，自然條件，作物產量的空間分布等的空間數據庫，對作物苗情，墑情的發生發展趨勢進行分析模擬，為分析農田內自然條件，資源有效利用狀況，作物產量的時空差異性和實施調控提供處方信息。GPS、RS、GIS技術及自動化控制技術為支撐賓精確農業將保真現代農業的發展。

3 測繪技術在工程測量應用中的改進建議

3.1 測繪技術的水下數據獲取

到目前為止，還沒有一種設備或者技術可以實行水下數據的獲取的，因此，我們建議要依隨著我國科技的進步，大膽創新、勇于探索、努力實踐的方式進可能的實現、創造出可直接對水下數據進行獲取的測繪技術。

3.2 測繪技術的實時性

目前我國通過TCP-COM是可以實現遠距離的RTK作業，并且在服務器可以看到這些數據的流通和傳輸。但是從內業的電腦直接獲取的數據只能后處理，本來實時性的最終目的就是要不斷的、有效的增加測繪技術在有線或者無線的網絡應用。因此，我們建議在對于測繪技術的實時性，我們應該不斷增強內業電腦的實用性、準確性、快捷性、及時性等，只有將內業電腦的性能增強到和其它儀器性能的同步，我們才能更有效的、及時的、準確的從中得到可靠性的數據。

3.3 測繪技術中的地下數據獲取

目前，我國的測繪技術對于地下數據的獲取都只停留在使用平面控制測量技術進行數據獲取，可是平面控制測量技術隊與地下數據的獲取只能是表面的、不夠準確的。因此，我們在使用平面控制測量技術之前，應先用支導線進行導線計算，然后根據被測量物的形態，進行各方面的精度設計，以此來保證被測量物的數據、精度的準確。然后選擇有效的、經濟的測量設備和測量的方案，并根據被測量物的平面圖和被測量物需實施的時間和測量的環境，將這些所有關鍵點都體現在被測量物的平面圖上，最后才能進行有效的、準確的實現地下的數據獲取。

4 結束語

測繪技術在工程測量中占了相當重要的地位，測繪技術工作的成敗都關系到了工程測量的成敗，因此我們要重視測繪技術的工作，勇于探索更新的測繪方法，不斷創新。

【參考文獻】

[1]李井永，彭影輝.建筑工程測量[M].北京：清華出版社，2005.

[2]徐紹銓，等.GPS全球定位系統及其應用[M].武漢：武漢測繪科技大學出版社，2001，1-40.

篇6

關鍵詞:遙感技術;土地調查;土地資源

中圖分類號:TP319文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)22-0036-02

目前,我國土地資源的形勢十分嚴峻,因此,切實保護土地資源盡快提高土地調查評價信息化水平,改變傳統國土資源管理工作方式,采用現代化技術手段,準確、快速地掌握國土資源現狀、潛力、變化規律和利用狀況,科學規劃、配置、合理開發利用國土資源,保證耕地總量動態平衡,實現國土資源決策、管理現代化和服務社會化,促進我國經濟可持續發展和社會全面進步,是國土資源管理工作面臨的當務之急,也是必須實現的戰略目標。搞好土地資源調查評價信息化既是當前經濟發展的需要,也是實現可持續發展的重要保證,是事關全國大局和中華民族子孫后代的重大問題。 第二次農村土地調查是對農村土地資源的一次詳細調查,掌握我國大半江山資源變動情況,農村土地調查也是為合理利用土地資源提供指示,為國土資源信息化管理提供依據,也為國家宏觀調控及管理提供參考。

一、農村第二次土地調查

摸清土地資源家底,掌握真實的土地利用狀況,獲取準確的土地基礎數據,是開展第二次全國土地調查(以下簡稱“二次調查”)工作的主要目的。成果核查作為二次調查工作的重要組成部分,是保障全國土地調查成果真實、準確的重要手段,是保證調查成果質量的有效措施,是做好二次調查工作的關鍵。

摸清土地家底,還關系18億畝耕地保護措施的落實和永久基本農田的劃定,關系千家萬戶土地使用者、土地所有者合法權益的保護以及農村集體土地管理制度改革的推進。加強土地調控,確保土地的科學、合理使用,才能實現經濟社會可持續發展,尤其在應對國際金融危機挑戰,保增長、保民生、保穩定成為首要任務之時,摸清土地家底,才能對土地家底有清醒的認識,防止以保增長為名亂占土地,使保增長始終在節約集約用地軌道上進行。

農村土地調查主要包括:界線及控制面積、地類調查(地類調查方法、外業調查基本程序及要求、線狀地物調查、圖斑調查、零星地類調查、地物補測、農村土地調查記錄手簿填寫)、耕地坡度等級確定、田坎系數測算與扣除、海島調查、面積計算以及基本農田調查等。

二、遙感技術在農村土地調查中的應用

(一)技術方法

以航空、航天遙感影像為主要信息源:農村土地調查將以1∶10000比例尺為主,充分應用航空、航天遙感技術手段,及時獲取客觀現勢的地面影像作為調查的主要信息源,如圖1所示:

基于內外業相結合的調查方法:農村土地調查以1∶10000主比例尺,以正射影像圖作為調查基礎底圖,充分利用現有資料,在GPS等技術手段引導下,實地對每一塊土地的地類、權屬等情況進行外業調查,并詳細記錄,繪制相應圖件,填寫外業調查記錄表,確保每一地塊的地類、權屬等現狀信息詳細、準確、可靠。以外業調繪圖件為基礎,采用成熟的目視解譯與計算機自動識別相結合的信息提取技術,對每一地塊的形狀、范圍、位置進行數字化,準確獲取每一塊土地的界線、范圍、面積等土地利用信息,如圖2所示。

基于統一標準的土地利用數據庫建設方法:按照國家統一指定的數據庫標準和技術規范,以農村城鎮為單位,系統整理調查記錄,逐圖斑錄入。對圖斑的圖形數據和圖斑屬性的表單數據進行屬性聯結,形成集圖形、影像、屬性、文檔為一體的土地利用數據庫。

(二)遙感技術應用

航空遙感影像一直是中國城市大比例尺土地利用現狀圖的主要信息源。第二次土地調查基本要求是采取航測遙感影像,制作地方調查底圖,保證基礎底圖的客觀性和統一性。IMU/DGPS輔助航空攝影測量技術、數字航空攝影技術、低空數碼遙感等航空數碼遙感新技術,可以彌補傳統航空攝影技術的薄弱環節,對機場和天氣條件的依賴性較小。飛機在航攝飛行中直接測定航攝儀的位置和姿態,并經嚴格的聯合數據后處理,獲得定向測圖所需的高精度航片外方位元素,可實現無或極少地面控制的航片定向,進而大大縮短航測成圖生產周期,節省成圖費用。生成的遙感數據具有高分辨率、高成像質量優勢,以及方便計算機處理管理、快速、低成本的特點。在土地資源信息化管理中,航空數碼遙感新技術可廣泛應用于生產更新大比例尺土地利用圖件,如1∶500,1∶1000,1∶2000比例尺專題圖,非常適合于小城鎮、村莊、大型廠礦企業的土地利用信息快速獲取,如圖2所示。

遙感作為一種高效獲取信息的手段,其蘊涵的信息量豐富、全天候、信息獲取周期短和多光譜特性,在我國土地資源調查監測工作中得到廣泛應用。首先遙感技術在土地利用動態監測中發揮了重要作用。

其次,遙感技術在土地利用更新調查中得到廣泛應用。隨著經濟發展,科學技術水平不斷提高,土地調查手段也在不斷更新,目前全國許多地方,為了配合新一輪土地利用總體規劃修編,已經完成和正在啟動以遙感為主要數據源的土地利用更新調查,實踐證明,遙感技術在土地調查能夠提供較為準確的信息,具有應用遠景。

第三,遙感技術在農村產權調查、城市集約利用潛力評價等工作中得到充分應用。在農村產權調查中利用航空和航天數據,節省了大量的時間和人力,提高了成果精度,在大多數省份的農村產權調查中得到廣泛應用。

從總體上,遙感技術不斷成熟,高分辨率、高光譜遙感以及雷達影像應用于土地資源調查技術日趨成熟。在項目的進展過程中,通過不斷追蹤新技術和新方法,促使遙感技術和手段從宏觀化向微觀化發展,應用水平也在向縱深化發展。同時為了探索高光譜數據在土地動態監測中應用潛力,國土資源部開展高光譜在土地動態遙感監測中試驗研究。該研究以成像光譜數據為主要遙感信息源,在現有土地動態遙感監測技術、方法、流程基礎上,通過成像光譜技術在土地動態監測中的應用研究,形成一套具有較高自動化和定量化程度的土地動態遙感監測技術流程,為國土資源大調查和土地資源管理提供先進的技術手段。

三、結語

目前農村土地調查全面完成,城鎮土地調查扎實推進。截至今年6月底,全國農村土地外業調查已經全面完成;農村土地調查數據庫建設完成96.3%;城鎮土地調查完成7.2萬平方公里,完成比例為72%;已有1954個縣級調查單位開展基本農田上圖工作。農村土地確權登記取得積極進展。實踐證明,遙感技術具有應用前景,信息準確,程序簡便,同時也減少大量的人力、物力投資成本,在土地調查中各種手段中,遙感技術在很多方面具有優勢,也在土地調查中發揮越來越重要的作用。

參考文獻

[1]郭慶十,李金鹿.遙感技術在河北省土地調查中的應用與展望[J].國際太空,2006,(8).

[2]戴曉琴.淺談遙感技術在土地利用中的應用[J].安徽農學通報,2008,(23).

[3]程全國.應用遙感技術開展農業動態監測的可行性探討[J].遙感技術與應用,1991,(1).

[4]王紅霞,薛育君.RS在湖南省第二次土地調查中的應用[J].山西建筑,2008,(31).

篇7

【關鍵詞】遙感技術；水利水電工程；勘測

0.引言

自改革開放之后，我國的社會主義經濟取得了飛速的發展，科技也得到迅速的提升，新技術的使用已經步入了高速時期，水利水電工程建設也隨之實現了迅速的發展。而水利水電工程建設的第一步就是勘測，隨著科學技術的不斷發展，遙感技術在水利水電工程地質勘測中得到了越來越廣泛的使用，其在水利水電工程建設中發揮著至關重要的作用。

1.遙感技術

遙感技術主要包括接受裝置、遙感平臺、圖像處理設備、信息傳輸設備以及遙感器等，其具有非常高的使用價值，可以當作微波輻射計、多光譜掃描儀、照相機或合成孔徑雷達等，發揮輻射、掃描、照相、雷達、傳輸或其他作用。所以，在許多領域，如氣象、軍事以及工程建設等都普遍應用到了遙感技術。一般遙感技術都是應用紅外光、紅光以及綠光這三種光譜波段來實施探測的[1]。其中紅外光段主要是用于探測礦石、土地以及其他資源；紅光段主要是用于探測污水及植物生長；而綠光段則主要是用于探測土壤、地下水巖石以及其他的物質?？偠灾?，遙感技術可以恰當、全面且精確地對多種物質進行勘測，因此，遙感技術可以適用于諸多的領域。

2.遙感技術的優點

遙感技術具有諸多的優點：第一，遙感技術具有較強的信息綜合性。遙感技術可從時間段、波段以及多維度等方面對地球進行觀察，進而構建成一個綜合的勘測。第二，遙感技術具有較快的獲取信息速度。衛星遙感調查可以利用陸地衛星及氣象衛星這兩方面來獲取大范圍的資料，陸地衛星每18天就可以對地球影響進行一次測量，而氣象衛星每天可以對地球進行兩次遙感攝影。第三，遙感技術可以勘測較廣的范圍。利用航拍照片可以拍攝到1700km2的面積，而衛星圖像可以拍攝到航拍照片雙倍的面積，由此可見，衛星遙感技術可以勘測到較廣的范圍。第四，遙感技術的抗干擾性非常強，極少會因人為因素而受到影響[2]。

3.水利水電工程勘測中遙感技術的應用

3.1在勘測天然建筑材料過程中遙感技術的應用

地球上有諸多的天然建筑材料存在于地質之中，如石料、混凝土以及土料等，能否將這些天然建筑材料應用于水利水電的建筑工程之中，則必須對開采這些材料的難度大小、這些材料在地質中的含量大小以及這些材料的質量是否達標等諸多問題加以全面考慮，而以往的勘測技術無法解決這些問題，這就導致那些天然建筑材料無法得到使用，從而大大地增加了工程的建筑成本。然而，遙感技術則可以利用微波遙感及紅外遙感來對各種天然建筑材料在地質中的分布位置及含量進行勘測，如此一來，工作人員調查、挖掘天然建筑材料的難度就得以降低，從而使開采工作得以更加高效、順利地進行。

3.2在水利規劃過程中遙感技術的應用

調查水利的現狀就是為了對可能發生的問題以及水利的詳細資料進行總結，并對水利規劃進行預估，因此，水利規劃的基礎就是勘測。水利規劃中遙感技術的應用主要是利用紅外線波段來對污染問題進行探測。因此紅外線波段和光波段可以將污染源找出來，之后再依據水質監測來評估水環境，遙感技術可以根據污染物的排放量或者從河流的水容量到河流所受的污染程度來探測出污染問題。最后再通過處理衛星資料，即可獲得各個時段水域面積的資料，這使得勘測工作得到了極大的簡化，同時也使得人員勞動力及資金成本得到了有效的降低。

3.3在勘測水利水電工程不良地質現象過程中遙感技術的應用

確保水利水電工程可以長時間使用的一個主要的因素就是水利水電工程地質的平穩性。倘若地質發生不良現象，勢必會給水利水電工程帶來破壞性的損壞，例如崩塌、泥石流以及滑坡等[3]。傳統的地質勘測方式沒辦法將地質中泥石流、崩塌及滑坡等不良現象的發展速度探測出來，而利用遙感技術則可以實現實時預報、分析以及觀測地質狀況，以使工作人員能夠明確地掌握不良地質的分布范圍以及不良地質現象的發展速度，這對于水利水電工程建設防護工作的開展是非常有幫助的。

3.4在勘測水利水電工程的結構穩定性過程中遙感技術的應用

水利水電工程結構的穩定性決定了工程是否會因地質環境而受到影響，其也是決定其使用壽命的一個重要因素，因此，對水利水電工程的結構穩定性進行勘測就顯得非常有必要。有些地質雖然表面具有較好的穩定性，但內部卻存在著斷裂，倘若地質結構出現了變化，勢必會給水利水電工程造成極大的損壞。而在勘測水利水電工程結構穩定性的過程中，應用遙感技術可以得到關于地質結構的信息，然后再對這些信息進行全面的分析，就可以對地質結構是否穩定進行判定。盡管以往的勘測技術也可以對地質的穩定性進行勘測，可是卻無法精確地分析斷層近期的活動情況。

3.5在勘測水利水電工程的滲漏可能性過程中遙感技術的應用

在水利水電工程中往往會有滲漏的現象出現，這會在很大程度上縮短工程的壽命和使用性。因此，怎樣處理水利水電工程中的滲漏問題就顯得尤為重要。通常存在較大滲漏性的風華巖體、斷裂破碎帶以及巖溶地區的地下暗河等都極易導致水利水電工程出現滲漏現象。而利用遙感技術來對水利水電工程的地質狀況進行探測，可以全面地掌握地質的構成成分及分布狀況，然后再對極易出現滲漏的地質區域進行記載，并對其加以分析和處理，水利水電工程滲漏的可能性就可以得以降低。

4.結語

眾所周知，水利水電工程不僅具有繁雜的結構以及龐大的規模，而且涉及到較大的范圍，它對人們的生活生產以及社會經濟的發展都具有極其重要的意義。因此，對遙感技術在水利水電工程勘測中的應用進行研究，不斷地提升遙感技術在水利水電工程勘測中的應用水平，充分地發揮出遙感技術的應用優勢。

參考文獻：

[1] 黃詩峰. 遙感技術在水利上的應用[J]. 高科技與產業化. 2013（11）

篇8

關鍵詞:精細農業遙感技術全球定位系統地理信息系統

引言

“精細農業”的核心指導思想就是要利用現代地球空間信息技術獲取農田內影響作物的生長和產量的各種因素的時空差異，避免因對農田的盲目投入所造成的浪費和過量施肥施藥造成的環境污染。具體而言，就是利用衛星定位系統對采集的農田信息進行空間定位；利用遙感技術獲取農田小區內作物生長環境、生長狀況和空間變異的大量時空變化信息；利用地理信息系統建立農田土地管理、自然條件(土壤、地形、地貌、水分條件等)、作物產量的空間分布等的空間數據庫，并對作物苗情、病蟲害、墑情的發生發展趨勢進行分析模擬，為分析農田內自然條件、資源有效利用狀況、作物產量的時空差異性和實施調控提供處方信息；在獲取上述信息的基礎上，利用作物生產管理輔助決策支持系統對生產過程進行調控，合理地進行施肥、灌溉、施藥、除草等耕作措施，以達到對田區內資源潛力的均衡利用和獲取盡可能高的產量。精細農業技術是運用全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)、傳感器及檢測系統、計算機控制器及變量執行設備等信息技術，對大田農作物生產和畜牧生產實施監控，從而提高作物和畜牧產量和質量，最大限度地保護生態環境，保證農業的可持續發展。

一、國內外“精細農業”技術的應用情況

1.1國外“精細農業”技術的應用情況在北美、歐洲和澳大利亞等地“精細農業”技術主要用于土地資源的詳查及監測，農作物生長狀況的監測和產量預測，災害性天氣、旱情、澇情和水情的監測，農作物病蟲害的監測與精細防治和大地號農田的優化施肥等方面。

到了八十年代和九十年代，由于遙感技術(RS)、全球定位系統(GPS)和地理信息系統(GIS)的應用，進行農情監測和產量預測已達到更加精確的程度，所用設備的數量和精度都在提高。目前全球已有20000臺“產量監測器”投入了使用，有的就裝在收獲機械上。

目前，在一些國家“可變比率灑施機”的試用引起了人們的極大興趣。該機器的設計者試圖借助于RS、GIS和GPS等技術獲取田間信息(包括土壤參數和病蟲害情況等)，同時機器自動控制農藥、化肥和種子的施入量。由于優化施肥，農場主從中可能獲得巨大的經濟效益。

另一種“可變比率灑施機”名為“實時閉循環系統”(Real-timeclosed-loopSystem)，其設計者是想盡可能地擺脫對3S技術的依賴，田間信息直接由安在灑施機上的探測設備獲取，并立即對數據進行分析并自動控制農藥、化肥和種子的施入量。這種機器保證了所測得信息與所采取措施的地點的一致性。

1.2國內“精細農業”技術的應用情況我國是個農業大國，農業生產的自然條件十分復雜，自然災害頻繁，因此“精細農業”技術對我國農業生產來說是非常重要的。

我國利用地球資源技術衛星遙感資料進行土壤和水文調查開始于七十年代末和八十年代初，山西、內蒙等省(區)的土壤調查和農業區劃工作就利用了衛星遙感資料。

1984-1986年，我國在京、津、冀地區，進行了大規模的冬小麥衛星遙感試驗，取得了一定成果。1985和1986年小麥產量預報準確率分別為92％和95％。

可見，我國“精細農業”基本上還停留在衛星遙感、地理信息系統和產量預測方面

二、“精細農業”的技術思想

精細農業其核心思想是通過對農田小區作物產量和影響作物生長的環境因素(如土壤結構、地形、土壤含水量、植物營養、病蟲害、雜草等)實際存在的空間和時間差異性的分析，確定影響小區產量差異的原因，采取技術上可行、經濟上有效的調控措施，區別對待，按需實施定位調控，以充分利用資源，實現最經濟、最合理的投入，獲得經濟上和環境上的最大效益。精細農業之所以引起全世界廣泛的關注，首先是因為它能顯著提高產量，提高耕地資源利用潛力和保護環境；其次，是因為精細農業研究的意義已遠遠超出其技術系統應用發展本身的范圍，它提供的技術思想和改造客觀世界的認識思維方式，其影響更是深遠的。

三、精細農業的技術構成

3.1GPS——全球定位系統推動精細農業發展的關鍵技術是在20世紀70年代末開始建立的全球定位系統。它是一種高精度、全天候、全球性的無線電導航、定位、定時系統，它可提供連續、定位和原子時鐘信息。

3.2GIS——地理信息系統地理信息系統以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟、硬件的支持下，對有關空間數據按地量坐標或空間位置進行預處理、輸入、存儲、查詢、檢索、運算、分析、顯示、更新和提供應用、研究，并處理各種空間實體和空間關系。它有如下特征：具有采集、管理、分析和輸出多種空間信息的能力；具有空間分析、多要素信息分析和預測預報的能力，可為宏觀決策管理服務；能實現快速、準確的空間分析和動態監測研究。將GIS用于精細農業中，可對農田小區的作物產量和各種影響因素進行存儲、分析和管理。

3.3RS——遙感技術遙感技術可根據對遙感資料的解譯，獲得所研究區域內有關信息，具有宏觀、快速、動態等特點。不同含水量的土壤具有不同的地表溫度，因而具有不同的熱紅外特性和熱輻射特性。農作物不同生長期和不同生長情況均有不同的光譜反射曲線，所以結合研究區域內抽樣調查的資料和GIS數據庫，并依靠有關的專業基礎知識，利用RS可獲得土壤含水量、作物長勢和產量等重要資料。

3.4DSS——決策支持系統決策支持系統是根據農業生產者和專家在長期生產中獲得的知識，建立作物栽培與經濟分析模型、空間分析與時間序列模型、統計趨勢分析與預測模型和技術經濟分析模型，利用GPS、RS獲得的各種信息及GIS建立的數據庫，針對小區內農作物生長環境和生長條件時間和空間上存在的差異作出分布式投入決策，即生成田間投入處方圖。決策支持系統DSS綜合了專家系統ES(expertsystem)和模擬系統SS(simulationsystem)，因而能為精細農業的實施提供正確的決策支持。:

3.5ST——信息采集與處理技術信息采集與處理技術是獲取各種信息的重要手段。精細農業的實現首先在于認識農田小區內農作物生長環境和生物情況的差異而這必須依賴于各種先進的傳感器。隨著現代科學技術的發展，各種非接觸快速測量傳感器和智能化傳感器為精細農業提供了全新的技術支持。

篇9

（許昌學院電氣信息工程學院，河南 許昌 461000）

摘要：MODIS遙感數據具有探測周期短、覆蓋面積廣、數據開放等優點，適合大尺度、動態的農業遙感監測應用。結合了MODIS遙感數據資源的特點和農作物物候特征，提出了基于MODIS的農作物面積遙感監測方法，并根據黃淮地區冬小麥種植面積提取的應用需求，選用地理空間數據云平臺提供的3種MODIS數據產品進行了農作物面積提取。結果表明，使用5 d合成數據產品的提取精度較高。

關鍵詞 ：遙感監測；農作物面積；MODIS；冬小麥

中圖分類號：TP392；S127 文獻標識碼：A 文章編號：0439－8114（2015）06－1483-03

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.06.052

Monitoring Winter Wheat Acreage with Remote Sensing Based on MODIS

CHEN Jing

（School of Electric and Information Engineering， Xuchang University， Xuchang 461000， Henan， China）

Abstract： MODIS data with advantages of short period of detection， wide coverage and open access are suitable for large－scale， dynamic agricultural remote sensing detection and applications． Combining with the data features of MODIS and crops phenological characteristics， the method of monitoring crops area with remote sensing based on MODIS was established． According to the application requirements of winter wheat acreage extracting in Huang－Huai region， three kinds of MODIS data products in Geospatial Data Cloud were used for crop area extraction． The results showed that using five－day synthetic data product had a higher extraction accuracy．

Key words： remote sensing monitor； crop acreage； MODIS； winter wheat

收稿日期：2014－09－01

基金項目：河南省教育廳科學技術重點研究項目（14A510026）；許昌學院科研基金項目（2014011）

作者簡介：陳 靜（1981－），女，河南許昌人，講師，碩士，主要從事遙感影像處理及圖像識別方面的研究，（電話）15936316825（電子信箱）

chenjing1206@126．com。

遙感（Remote sensing，RS）技術作為地球信息科學的前沿技術，可以在短期內連續獲取大范圍的地面信息，實現農業信息的快速收集和定量分析，是目前最為有效的對地觀測技術和信息獲取手段［1］。作物遙感監測是遙感技術在農業領域應用的重要內容之一。1974年，美國農業部就開展了“大面積農作物估產實驗”（LACIE），對世界范圍內不同區域的小麥種植面積、總產量進行估算，精度達到90％以上［2］。自1988年以來，歐盟開展農業遙感監測計劃（MARS），利用遙感技術對歐盟國的耕地、作物種植面積和產量進行監測，每兩周報告一次，將監測結果用于農業補貼的申報核查和共同農業政策制定［2］。近年來，我國農作物遙感監測方面也取得了長足的進步，從單一作物發展到小麥、玉米、水稻等多種作物遙感估產，從小區域到跨越11個省市的遙感估產，取得了許多研究成果［3］。

我國幅員遼闊、地區差異大、地塊零碎、散戶經營，加之遙感數據資源的缺乏，我國農業遙感監測還存在著作物識別精度不高、工作效率偏低、費用昂貴等問題。本研究結合MODIS遙感數據高光譜、多時相、開放性等優點，探討了基于不同類型MODIS數據產品和物候特征實現農作物遙感監測，并在黃淮地區冬小麥種植面積提取中進行了應用。

1 MODIS數據產品概述

中分辨率成像光譜儀（Moderate-resolution imaging spectroradiometer，MODIS）是美國對地觀測衛星TERRA所攜帶的傳感器之一，其掃描光譜范圍為0．4～14．4 μm，共有36個光譜波段，空間分辨率包含1 000、500、250 m等。在對地觀測過程中，每1～2 d觀測地球表面1次。MODIS采用開放的數據獲取政策，免費提供多種原始數據和不同等級的數據處理產品，并在MODIS官方網站上公布傳感器的主要參數［4］。這些政策和措施極大地促進了全球范圍的數據共享以及不同國家的科研合作，實現了世界范圍內多學科領域的交叉研究。

中國科學院計算機網絡信息中心科學數據中心開發實現的地理空間數據云平臺，提供了LANDSAT、MODIS、NOAA等多種權威科學數據資源的集中鏡像服務，并建立基于模型的數據產品加工服務［5］。為方便國內用戶使用，該平臺還提供了MODIS中國合成產品，如MODIS中國區域溫度合成產品、NDVI植被指數產品、EVI植被指數產品等。

2 物候特征分析

2．1 農作物物候期

物候是指植物為了適應氣候條件的節律性變化而形成與此相應的植物發育節律。掌握物候變換規律在預報農時，監測、保護生態環境，預測氣候變化趨勢等方面具有重要的理論和現實意義［6］。為了在最有限的時間內獲取最大信息量，就必須合理選擇衛星數據的時相，從而實現以最小代價獲取最全面、最精確的知識，提高生產效率。

農作物的狀態和群體特征是影響作物光譜特征的主要因素。我國物候觀測資料非常豐富，不同農作物之間的物候差異是選擇作物識別最佳時相的常用依據［7］。我國華北地區主要農作物種植的物候期及各階段的植被覆蓋程度見圖1［8］。根據農作物物候期分布、不同時期遙感圖像的光譜特性以及不同物候期內農作物光譜特征差異，選取區別不同農作物的最佳時相影像。比如，12月上旬冬小麥處于分蘗期，地面有一定的植被覆蓋，葉綠素含量，而其他植被均已落葉，與背景地物具有較大的季相差異，因此，在衛星圖像上表現為十分明顯的影像特征。

2．2 農作物光譜特征

選取遙感影像特定波段的數據就可以更有效地對不同農作物進行分類。對于MODIS數據，可以選用與農作物生長密切相關的1～7個波段進行分析。其中，RED波段（0．620～0．670 μm）受葉綠素含量控制，對綠色植被具有強吸收特點，對植被覆蓋度、生長狀況敏感，如分蘗期的冬小麥，由于具有較高的葉綠素含量，與背景地物具有較大的季相差異，因此在衛星圖像上表現為十分明顯的影像特征；BLUE波段（0．459～0．479 μm）可以反映土壤和植被的差異，改進對農作物的監測；NIR波段（0．841～0．876 μm）對綠色植被具有高反射特點，可以反映指標類型和生物量的指標；ESWIR波段（1．628～1．652 μm）則受葉細胞內水分含量的控制，對植被生化組分和濕度的變化非常敏感［9］。

植被指數是對地表植被活動的簡單、有效的度量。在MODIS－NDVI數據集中，使用植物吸收的RED波段和植物發射的遠紅外波段┃

3 基于MODIS的農作物面積提取

3．1 研究方法

利用遙感數據提取農作物種植面積的理論依據是遙感圖像中相同的地物類型在相同的條件下（紋理、地形、光照、植被覆蓋等），應具有相同或相似的光譜信息特征和空間信息特征。其實質是根據各類地物的光譜特征進行特征參數的分析與選擇，然后采用一定的規則（即分類算法）對遙感圖像進行分類［2］。其中，不同類型地物的特征選擇和分類算法是農作物種植面積提取的關鍵點。

根據不同生物波譜特性和農作物物候特征差異，選擇多時相的MODIS遙感數據，通過計算并分析歸一化植被指數NDVI、增強型植被指數EVI、土壤調節植被指數等，使用現有成熟的遙感圖像處理軟件ERDAS IMAGINE進行分類試驗，通過調整算法的參數和優化樣本點等方式不斷改進和提高分類效果。

3．2 農作物面積提取

在研究過程中，尤其要注意不同尺度、多時相遙感數據的選擇要結合被研究區域的地理數據、按當地氣象數據及其他輔助數據。在數據與特征波段分析時要結合農作物波譜特性及生物學特性，并綜合利用農作物物候期信息，提取合適的特征參量，改進分類精度和農作物提取的精確度?；贛ODIS的農作物面積提取流程如圖2所示。

4 黃淮地區冬小麥面積提取的應用

4．1 數據選擇

小麥是我國主要糧食作物之一，地域分布廣闊，種植相對集中。按照種植產區可以分為黃淮冬麥區、東北春麥區、新疆冬春麥區、北部春麥區、西北春麥區、西南冬麥區、華南冬麥區、長江中下游冬麥區、北部冬麥區等9個大區［11］。其中，黃淮地區（主要包括河南、山東、河北、天津、北京等地）是全國最大的冬小麥生產基地，其小麥種植面積占全國總種植面積的61．4％，因此成為農業遙感監測的主要地區。

本研究選取了黃淮冬小麥種植區為研究區域，利用的MODIS遙感數據進行冬小麥種植面積提取。根據圖2所示的冬小麥物候期特征，分別選取了2010年12月上旬冬小麥分蘗期的3類數據產品進行處理，具體包括有：2010年12月8日MODIS陸地標準數據產品（MOD09GQ）、2010年12月6日至10日中國250 m EVI 5 d合成產品（MODEV1F）和2010年12月1日至10日中國250 m EVI旬合成產品（MODEV1T），分辨率均為250 m。前兩種遙感數據局部圖如圖3所示。

4．2 試驗結果

根據上述分析，對MOD09GQ的第1、2波段和MODEV1F、MODEV1T的第3、7波段進行幾何校正、影像切割和重采樣等操作。進一步對RED、NIR，BLUE和ESWIR 4個工作波段光譜數據計算，得到LSWI、EVI和EVI特征數據集。結合給區域特征，將地物分為冬小麥、綠地、裸地、水體、其他等6個類別。

在ERDAS IMAGINE Professional 9．1環境下，分別采用監督分類和非監督分類方法進行試驗，各參數使用該環境下該算法的缺省值。隨機抽取200個樣本點對分類結果進行精度評價，所得結果如表1所示。

Kappa系數是一種計算分類精度的方法，它采用離散的多元技術來測量圖像之間的吻合度［12］。從表1中可以看出，各種地物單類分類精度在85％以上，總體精度平均值達到了89．94％，均大于0．84。從遙感數據產品上來看，采用EVI 5 d合成的MODEV1F遙感數據的分類精度普遍高于單日數據產品MOD09GQ和旬合成數據產品MODEV1T。

5 小結與討論

農作物面積反映了農業生產在空間范圍利用農業生產資源的情況，是了解農產品種類、結果、分布特征的重要信息，是進行農業結構調整的依據，是研究糧食區域平衡、預測農業資源綜合生產能力與人口承載能力的重要數據源。應用遙感技術可以及時可靠地監測全國主要農作物的種植面積或種植面積的變化。尤其是近年來新的高空間分辨率、高光譜、雷達等遙感技術的發展，為農業現代化管理提供了新的機遇。結合地理信息系統（GIS）、全球定位系統（gps）和遙感技術（RS）的“3S”一體化發展必將成為今后農業遙感的研究熱點。

參考文獻：

［1］ 李小文．遙感原理與應用［M］．北京：科學出版社，2008．1－8．

［2］ 林文鵬，王長耀．大尺度作物遙感檢測方法與應用［M］．北京：科學出版社，2010．

［3］ 陳仲新．GEOSS背景下的農業遙感監測［J］．中國農業資源與區劃，2012，33（4）：5－10．

［4］ National Aeronautics and Space Administration：MODIS Data ［DB/OL］．http：//modis．gsfc．nasa．gov/.

［5］ 中國科學院計算機網絡信息中心．地理空間數據云［DB/OL］．http：//www．gscloud．cn/.

［6］ 齊 臘，劉良云，趙春江，等．基于遙感影像時間序列的冬小麥種植監測最佳時相選擇研究［J］．遙感技術與應用，2008，23（2）：38－43．

［7］ PAUL D，HATFIELF J． Crop condition and yield simulations using Landsat and MODIS imagery［J］． Remote Sensing of Environment，2004，92（4）：548－559．

［8］ 王家強，于 軍，彭 杰，等．基于植被指數的土壤氮素遙感估算研究［J］．西南農業學報，2014，27（1）：215－219.

［9］ 范 莉，羅孳孳．基于MODIS－NDVI的水稻遙感估產——以重慶三峽庫區為例［J］．西南農業學報，2009，22（5）：1416－1419.

［10］ 馮學智，肖鵬峰，趙書河，等．遙感數字圖像處理與應用［M］．北京：商務印書館，2011．267－274．

篇10

關鍵詞:遙感 土壤水 定量 反演

中圖分類號:TP7 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(c)-0001-02

土壤水分是表示一定深度土層的土壤干濕程度的物理量,是監測土地退化和干旱的重要指標,同時也是水文學、氣象學、土壤學、生態學以及農業科學等研究領域中的一個重要參數。一方面它影響地表與大氣界面的水分和能量交換,其變化會引起土壤熱學特性、地表光學特性的改變,從而影響氣候的變化;另一方面它是植物和作物賴以生存的主要源泉,其大小決定著植物或作物根系的發育,對進行大尺度精準農業的水分調節,節水灌溉具有重要意義。

遙感技術不僅能對農作物長勢進行大面積、實時、非破壞性監測,從而實現精準農業的發展對地表土壤水分信息快速、及時的掌握,還能為精準農業的發展提供動態監測和分析作物的健康狀況與影響作物產量等必要的技術支持。目前獲取土壤水分含量的方法主要有田間實測法、土壤水分模型法和遙感法三種。其中傳統的田間實測法和土壤水分模型法,因測點稀、速度慢、范圍有限,無法滿足精準農業中對土壤水分信息快速獲取的需求。而遙感估測土壤水分的方法原理是通過測量土壤表面發射或反射的電磁能量,研究遙感信息與土壤水分含量之間的關系,并建立相關的信息模型,從而反演出土壤水分情況,恰恰克服了前二種估測方法的實時性差、單點測量空間變異性差、不能宏觀表現等缺陷,為精準農業中大面積快速獲取土壤水分信息、實時準確監測提供科學依據。

1 國內外研究進展

如何快速、準確地獲取區域地表土壤含水量信息是定量遙感研究的熱點之一,也是目前遙感技術應用研究的前沿領域。國內外用遙感技術監測土壤水分的方法有很多,目前在該領域的研究主要集中在光學遙感(即可見光-近紅外、熱紅外遙感)和微波遙感波段進行。主要方法有:基于可見光-近紅外土壤水分光譜法、基于熱紅外遙感的溫度法、植被指數法、基于可見光及熱紅外遙感的植被指數-冠層溫度法、微波遙感監測土壤水分法、高光譜遙感監測土壤水分法。

1.1 基于可見光-近紅外土壤水分光譜法

Bowers等人早在1965年就發現裸地土壤濕度的增加會引起土壤發射率的降低,這為后來利用土壤水分光譜法方法進行土壤水分的遙感監測研究提供了理論依據。土壤水分光譜法正是應用遙感估算光學植被度,分解象元排除法來提取土壤水分光譜信息。國內外學者在這方面做了大量工作,有的根據水的吸收率曲線提出使用中紅外波段來監測土壤濕度,采用MODIS數據并結合實地調查資料,建立了MODIS第7通道的反射率與地面濕度的線性光學。另有學者利用遙感資料估算“光學植被覆蓋度”,然后利用像元分解法分離植被與土壤信息,提取土壤水分光譜信息。該方法需要根據不同環境、不同土壤組分建立相應的遙感反演模型,應用比較局限,大面積推廣較難。

1.2 基于熱紅外遙感的溫度法

熱紅外遙感最重要的應用之一是反演土地表面溫度。具有代表性的有熱慣量法、區域蒸散法、亮溫指數法(LST)、溫度狀態指數法(TCI)、條件溫度指數法和歸一化溫度指數法。熱慣量法反演土壤水分的模型研究,主要集中在對于土壤熱慣量的解析式計算、從熱平衡與熱傳導方程的化簡與計算、環境因子的影響等多方面著手,得到了大量的熱慣量模式,建立了較為完善的土壤水分反演模型。蒸散法根據能量流的傳輸原理,對實際蒸散(E)與潛在蒸散(Ep)的比值與土壤水分的關系進行研究,其理論基礎來源于P-M彭曼公式。針對不同的下墊面情況發展了單層、雙層和多層模型。利用衛星一次過境觀測的輻射溫度值,計算地表輻射溫度以及蒸散,結合當地氣象臺站數據計算出作物缺水指數(CWSI),建立了土壤水分與作物缺水指數的回歸方程。隨后又有DSI指數、區域缺水指數(RWSI)相關研究,在遙感的定性及半定量階段估算地表蒸散和干旱程度的精確估算上做了相關探討。溫度狀態指數(TCI)和亮溫指數(BTI)強調了溫度與植物生長的關系,提出了亮度溫度,以通過對NDVI、亮溫與土壤水分的統計分析來建立三者間的數理關系,從而利用遙感反演的亮溫和NDVI計算土壤水分含量,建立了土壤相對濕度和NDVI、亮溫的回歸模型。歸一化溫度指數(NDTI)可消除地表溫度季節變化的影響,通過能量平衡一空氣動力學阻抗模型計算,需要衛星過境時刻的氣溫、太陽輻射、相對濕度、風速和葉面積指數等數據。該方法也主要適用于裸地或植被生長早期。

1.3 植被指數法

植被指數法是研究土壤濕度與遙感植被信息相互關系的重要手段。研究表明歸一化植被指數(NDVI)、距平植被指數(AVI)、植被狀態指數(VCI)、標準植被指數(SVI)等都與土壤濕度有一定關系。一般來講,當作物缺水時,作物的生長將受到影響,植被指數將會降低。國內學者也利用VCI研究了我國土壤濕度狀況,應用VCI結合常規資料進行綜合分析,對我國干旱狀況進行宏觀動態監測。但該方法較適用于高植被覆蓋區域,仍有很多限制性因子和條件。