遥感技术在智慧农业中的运用实践_李侠.pdf

2023 年 12 期 31摘 要：我国是一个以农业为主的国家，农业发展对整个国家的社会建设以及整个国家的经济发展都有很大的影响。随着信息社会的快速发展，如何构建一个现代的农业发展体制，是目前中国农业界亟须解决问题。经过大量的实践表明，将遥感技术运用到农业生产中，可以实现对农作物的每个生长阶段快速、精准、全面的监测和管理。通过使用遥感技术，可以获得农作物的生长信息，进而对作物的色素、含水率、细胞结构、病虫害、长势等信息进行精准监测。遥感技术在农业信息化中的应用前景十分广泛，对于促进农业产业结构的升级具有十分重大的意义。关键词：遥感技术；智慧农业；运用实践遥感技术在智慧农业中的运用实践西安煤航遥感信息有限公司 李侠随着遥感技术在农业中的广泛运用，仅需使用无人机采集全区域的近红外影像即可准确获得农作物生长过程中的光谱特性数据，并综合该数据信息，即可对农作物生长状况做出准确的判断。农业遥感技术是一种空气探测技术，以作物和土壤为研究对象，利用可见近红外波段的反射特征，从作物色素、细胞结构、含水量等角度，对作物长势、品质、病害虫等进行探测。精准农业是根据不同作物所处的土壤，调整作物的投入，通过对农田中的土壤和生产力空间变化的了解，来确定作物的生产方向，以最小的投资获得最大的利润。要想更好地满足精准农业的基本要求，就必须在内部引进小型遥感技术，使其机动性和经济性得到最大程度的发挥，从而为精准农业的发展打下坚实的基础。1遥感技术概述作为低空监测与遥感技术的一种补充，遥感技术在农业监测方面有着很好的应用效果，可以有效地控制技术的使用费用，保证监测数据的准确性、真实性和全面性，还可以让农业监测的工作效率和质量得到进一步的提高。从事物发展来看，能够对采集到的资料进行有效调查、分析、处理。遥感技术能够对地物进行特征分析和对地物属性进行识别1。遥感技术还可以基于地物或目标所表现出来的光谱特性，实现对地物或目标的有效识别，具备较强的遥感辨识能力。通常情况下，是指利用飞机、卫星等各种飞行器上携带的遥感器，收集、整理地面数据，并对各种数据进行识别、分析和传输，这也是遥感技术的重要特征。由上可知，遥感技术的覆盖面广、信息量大、平台多等特性，使其在农业信息化中具有很大的应用优势，与农业相结合的农业遥感系统，在农业生产调查、监测等方面起到了很大的作用，农业遥感系统可以帮助人们掌握农业资源，了解作物长势，当气象灾害发生时，也可以利用遥感技术来了解受灾状况，遥感技术在农业信息化中的应用前景十分广泛，对于促进农业产业结构的升级具有十分重大的意义。2遥感技术在实际使用中的优越性在中国的农业生产作业领域，对遥感技术的应用需求不断提高，在监测环节的覆盖范围也在不断扩大，监测区域的范围可以分为大小不同的区域，无人机遥感可以在不同的角度、飞行高度，在大的空间和大的范围内，进行大面积、多角度的监测，也可以在较低的高度，针对多个角度进行小的精度的监测，还可以通过多架无人机进行同步监测、多次监测。从应用角度来看，遥感技术主要是利用无人机操作平台，在户外进行相关的工作，而操作技术人员则可以通过远程操控的方式，及时、有效地获取相关的数据信息。并根据当地的情况，进行及时有效的处理，尤其是在对一些风险比较高的区域进行勘探工作的时候，遥感技术是一种安全性比较高的监测措施，能够最大程度保证户外检测人员在监测环节的生命安全，减少事故的发生2。与其他遥感技术相比，遥感技术具有更高、更快获取和传输数据信息的速率，当将遥感技术应用于小麦等农作物的生产环节时，可以利用传感器、数码相机捕捉对应的数据信息，并将其集中整合后传送到地面接收塔，再由技术操作人员对信息进行捕捉和整合，从而最大限度地提高小麦等农作物的生长水平。DOI:10.15989/ki.hbnjzzs.2023.12.00832 2023 年 12 期 3遥感技术在智慧农业中的运用实践3.1农田基础设施情况农田基础设施普查与田间道路、水利等基本条件有关。卫星遥感技术的广泛应用，使得对农业基础设施进行大范围、快速和方便的调查成为可能。在对农业基础设施进行科学管理方面，遥感信息技术的广泛研究应用也实现了对农田边界、田间道路、水利等田间基础教育设施的遥感监测，从而实现了农田的科学化管理。3.2诊断并监测农作物养分在作物生产中，氮、磷、钾等营养物质是其所需要的营养物质，任何一种营养物质的缺失都会导致作物的光合利用效率下降。利用卫星遥感技术对作物营养状况进行诊断和监控是当前农业科学研究的重点，而高光谱遥感是目前最常用的一种方法。农作物中的氮、磷、钾等各种原物含量的改变可以引起农作物的生理结构的改变，而高光谱遥感技术就是对这一变化情况进行监测。随着农作物的生理结构的改变，它的光谱发射也会逐步改变，主要是利用多元统计回归法，以及根据特定吸收波段内的波普特征参数来进行的作物养分诊断3。3.3可耕作土地的面积和布局在当前的经济形势下，土地资源日益枯竭，土地资源日益紧张，土地资源日益紧张，土地资源日益紧张。遥感信息以其信息量大、覆盖范围广、采集速度快、实时逼真、时间短、精度高、成本低等优势，在农田面积与质量的动态变化监测中有着广阔的应用前景。遥感卫星还能对作物覆盖面的变化进行监控和记载。采用了目视解译、从时序数据中提取作物关键物候期特征等方法，来进行遥感影像信息的提取。根据不同农作物的光谱特征，可以对农作物进行分类，并估算出每种农作物的种植面积。基于该模型，实现作物长势与收获率的实时、准确、快速地估计作物长势与收获率。农作物单产的遥感估算，是一种利用光谱数据来获得农作物单产的方法。在农业生产中，一般采用绿色指数、叶面积指数、植被指数等指标来衡量农作物的生长状况。3.4作物生长和收成的估计作物长势，也就是作物的真实生长状况，能够对作物的真实产量和最终的产品质量产生重要的影响。农作物长势监测是对农作物的苗情、具体的生长情况、变化情况等进行的一种宏观的观察。不同的作物，它们的发育期和长势都有很大的差别，因此，它们的光谱反射率存在很大的差别，而且，叶面积与作物的产量之间存在一种线性的关系，因此，对这些特征进行利用，就可以精确地获得农作物的叶面积指数，在此基础上，再通过对生长态势的监测，来估算出作物的产量。作物长势还可以用0.751.00m近红外波长范围和0.60.7m可见光波长范围的反射率比值来估计。从遥感类型的角度来看，可以将其分为两种：一是基于像元的遥感方法，利用冠层相机进行相关数据收集，从而可以对农作物的光谱特征进行深入的分析；二是根据UAV遥感图像的波段特性和几何特性，对作物进行分类，并通过UAV遥感图像获取的数据，对作物进行智能辨识。利用无人驾驶飞机可以有效地提取农作物的LUE。以玉米为例，遥感技术可以对玉米的生长过程（拔节期、抽雄期和成熟期）进行监测和采集，从而获得玉米的叶面积指数，并在此基础上，建立了一个基于叶面积指数的估计模型，从而选择出玉米的最优监测时期和植被指数。遥感技术是一种使用多种摄像机采集红光、蓝光、绿光、红外光、近红外光等多个波段的成像技术，在采集到的图像数据之后，采用专门的软件对其进行初始化处理，正射图像处理、反光板修正、几何修正、图像裁剪等处理。能够通过小型遥感技术本身具有的监测功能，对农田作物数据、农田土壤、农作物品质等进行持续、动态性地掌握农田作物的长势，实现对农田作物的定量、定性、定位的描述分析，进而实现精准作业。在对作物进行监测的实际工作中，其包括了作物的生产参数的变化和作物的特定元素的含量。利用无人驾驶飞机平台，可以获得较好的稻冠特性，并可用于对水稻营养状况进行诊断。另外，无人机平台还能够通过自己的红外线成像，精确监控作物的长势，以及每一片地区的作物长势。用统一的指标来定量地分析作物的具体长势，并据此提出有针对性的改善措施，确保作物能够实现预期的效益。另外，将植被和土壤所具有的光谱特征作为分析的重点，并对作物的生育期进行深入的监测和研究，通过多光谱遥感图像的植被覆盖度计算，来对植被覆盖程度进行准确判断4。3.5时空动态变化信息的获取及利用农田时空动态变化信息遥感监测主要包含了以下内容：农作物长势、土壤墒情、作物产量、农田地膜使用量，以及雪灾、病虫害等灾害的监测等。在此基础上，运用卫星遥感技术，对农田灌溉、作物收割、2023 年 12 期 33灾害防治、农作物受害程度进行评估等方面进行了研究。比如，在指导农田灌溉时，不同作物在不同生育阶段的土壤墒情和作物需水是不一样的，可以通过遥感监测来进行灌溉量的计算，从而达到节水的目的。利用遥感技术进行农业生产，对于促进农业管理体系建设，促进农业社会发展，科学配置农业资源具有重要意义。3.6农业气候监测农田气象监测对实现农田的可持续发展具有重要意义。卫星遥感技术在农田气象监控中能起到很大的作用。首先，卫星遥感技术的运用，通常依赖于对气象变化的监控，对农业气象状况有较好的认识，并针对可能发生的复杂气象，预先采取预防措施，以防止不利天气对农业造成的影响。旱情监测是一项重要的技术，既要对降水等指数进行监测，又要对地面旱情进行监测。植被指数的遥感监测，主要有简单植被指数、比值植被指数、归一化植被指数、异常植被指数等；其次，利用热惯性方法、条件温度指数以及表观热惯性对植被干旱的影响，实现对陆面温度的反演。红外遥感技术，主要有纵向干旱指数、改进纵向干旱指数等；在此基础上，建立植被指数与气温变化的遥感旱情监测模型，重点研究植被与气温的遥感旱情监测方法。利用这些遥感手段，可以对区域内的特定的干旱状况展开监测，并根据实际情况，制定有针对性的、可实施的措施，从而对土壤结构进行优化，保证土壤水分，预防干旱对作物产量的影响。3.7病虫害防治在农业中，农作物的病虫防控工作是一个非常关键的环节，它也是影响作物产量的一个关键因素，所以，对农作物的病虫灾害进行监测显得非常关键，而监测质量的优劣，很大程度上依赖于监测设备的品质和信息的分析处理。遥感技术属于一种新型的技术，它可以通过安装高清相机来实现对大范围的农作物进行拍摄，并通过对影像信息的分析来获得土壤信息以及作物生长的环境信息。无人机具有灵活便捷、反应速度快等优点，在灾害防控中能够实现对信息的快速收集，并将其传送到计算机中进行分析，从而帮助农田管理者更好地了解病虫灾害的状况，并进行防控。无人机遥感监测技术是利用携带的信息传感器，对农作物进行拍摄，并与照片进行比较和分析，或是依据作物在不同的生长状况下能反射不同波长电磁波的原理，来实现对作物的实时监测。本项目拟采用微型低空无人驾驶飞机，通过对不同灾种下林木的反射谱进行分析，发现不同灾种下林木的反射谱具有明显的差异。无人机监测技术也可以应用到小麦条锈病的监测中，利用无人机上的传感器监测图像波段信息，对其进行实时监测。4遥感技术在智慧农业生产中的发展趋势我国正处在由传统农业到现代农业转型的重要阶段，而遥感技术是现代农业发展的最前沿5。该技术已在农业资源调查，农业自然灾害，农作物病虫害，农作物长势及收获率等领域得到了广泛应用。以此对我国经济社会发展规划的科学制定、农产品进出口政策和规划的制定、对粮食市场和种植结构进行宏观调控等都起到了积极的作用，从而提升了有关部门、企业和农户的管理水平。如，将遥感、气象和农学信息相结合，利用K-T变换从图像处理中提取出的信息，以及对多种植被指数在资源调查中的应用进行了分析，表明遥感技术的应用正在深入。尽管遥感技术已在农业中得到了应用，但是其在深度和广度上还有很大的提高空间，必须根据我国的现代化农业特征，对其进行不断的创新和优化。5结语随着遥感技术的不断发展，我国的农业生产和管理水平将会不断提高。农业遥感技术在农作物面积、长势、品质、灾害、产量等监测技术领域中，已有了很大的发展，并取得了很大的进展。当前，中国的农业正在从传统的农业向现代化的转型，在农业生产向高质量、高效率的转型的背景下，对遥感数据，特别是动态的、大规模的、快速的、实时的遥感数据，提出了更高的要求。在实践中，遥感技术也有其不足之处，必须与现实情况相结合，有选择地使用，才能为农业发展提供更好的技术支撑，促进我国现代农业的创新发展。参考文献：1周洋,钱国英.智慧农业技术在农业发展中的实践与应用J.南方农机,2023,54(02):87-88+92.2杨含成.高光谱遥感技术在智慧农业中的应用研究J.南方农机,2022,53(20):156-158.3李凤.“空天地人”小管家选肥用肥更精准J.中国农垦,2022(08):23.4雷泉龙,宫小飞.基于科学知识图谱的智慧农业研究演进趋势分析J.科技促进发展,2022,18(07):872-880.5赵春江.促进智慧农业快速发展J.农产品市场,2022(11):58-59.