遥感技术与农业应用范文

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关键词:遥感技术;农业产业监测;应用研究

随着社会的不断发展与进步，遥感技术已经被应用在诸多行业中，也为行业发展提供全新契机。就农业产业监测工作来说，遥感技术被应用在农业土壤、气象以及多方面内容中，遥感技术的应用范围随着技术的发展不断拓展。近几十年，中国农业发展迅速，农业产业由手工作业逐渐转向机械作业。随着近代的遥感技术出现，将农业产业推向全新高度，农业逐渐迈向高效化、精准化发展方向，这也是未来农业发展的主要趋势。

一、遥感技术概述

所谓的遥感技术，就是指对较远的区域具有感知意识。从事物发展的角度来看，遥感技术的出现，能够进行远处探知，并根据所收集信息，对信息进行分析以及处理。遥感技术能够对不同事物特征加以分析，感知地面事物性质。此外，遥感技术可以根据不同事物或是物体，呈现出不同波普，对地面上的多种事物或是物体加以识别，具有极强地远方感知能力。通俗来讲，就是利用天空中的飞机、卫星等多种飞行物所含有的遥感器，对地面的数据加以收集以及整理，并对不同的数据进行识别、分析以及传送等，这也是遥感技术主要特征。

二、遥感技术的主要特征

(一)信息获取速度快卫星可以根据地球自转周期进行运转，并能在运转工作中，对最新的数据进行获取，并将获得的信息技术更新，也能对原有数据加以更改。同时，快速信息获取速度，能够对新旧动态变化进行及时监测。

(二)信息获取受限少地球的自然生态系统较为复杂，不同区域的地形、地质、地貌存在较大差异。像是沼泽、沙漠等区域，人类不仅难以跨越，更难以对其地面工作进行检测。而利用遥感技术，在信息获取上，所受限制较少。遥感技术不需要技术人员到区域现场进行观测，能够借助远程控制系统，在恶劣的情况下借助遥感技术，获取多种信息数据。

(三)信息获取方法多对目前的遥感技术加以分析，遥感技术可以根据不同的人去需求，选取不同的波段以及遥感一起，对信息进行收集工作。较为常见的有可见光、紫外线、红外线以及微波探测等。这些不同的信息获取方式，由于不同波段，对物体造成的穿透性存在差异，进而对不同地面物体信息加以获取。

三、遥感技术在农业产业监测中的实际应用

(一)分析农业生产所需资源遥感卫星在地表开展扫描监测工作，主要用用多波段传感器，多波段传感器，能够根据布偶听的物体信息，对其数据进行颈环收集。就目前所获图像来看，不同的地表物体，具有不同的纹理、形状以及色调，这些信息之间都存在差异。只有根据不同的识别特征，并对地表的物体特征加以分析与识别。利用遥感技术，对农业产业进行监测的这一过程，也是遥感技术的主要应用原理。

(二)应用遥感技术监测农业产业情况将遥感技术应用在农业产业监测工作中，能够对不同的农业作物加以区分，不同的农业作物，其所呈现的光谱具有较大的差异。根据图像以及不同的波普，能够对农业产业进行实时的监测，并关注农作物的实际生长情况。此外，利用不同阶段的生长信息，还能对农作物产量进行评估。就我国遥感技术应用来说，遥感技术主要应用在小麦以及水稻监测工作中。

(三)监测评估可能出现的农业灾害不同的农作物其所呈现的波谱特征存在差异，就算是一种农作物，也具有不同的内部结构以及外部的特征，其光谱反射率的曲线也是不同的。而遥感技术，正是应用此种方式，对农业产业进行监测工作，并根据不同的波普特征，对农业产业灾害问题加以监测与评估。

(四)监测农业生产环境农业的生产环境关乎农业产量，利用遥感技术，对农业产业生产环境加以监测，像是对大气环境、水环境、自然生态环境的监测工作中。其中，对大气环境的监测，主要是对其空气成分加以监测，并对大气变化进行实时监测。而水环境，则是对水资源的变化情况以及不同水质进行分析。而自然生态环境的监测工作，主要指对农村生态变化、城市开发状况以及森林覆盖等多种情况进行监测。矿区生态破坏以及森林覆盖情况等多方面进行监测。

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【关键词】农业资源与环境遥感课程教学改革

【中图分类号】G64【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2016）09-0016-02

一、引言

遥感技术是环境、城市、农业、林业、海洋、地质、气象、军事等探测研究的新手段，应用越来越广泛，在许多高校相关专业学习中也受到了越来越多的重视。随着高光谱遥感、微波遥感、高分辨率影像，以及3S集成技术的应用，遥感技术得到更加深入、全面的应用和发展。遥感课程是新疆农业大学农业资源与环境专业本科生的专业选修课，拟通过该课程的学习，使学生系统全面地了解遥感技术的基本理论、技术体系、原理方法，以及图像分析处理和解译的知识，并且能利用遥感技术解决专业领域相关问题的能力。农业资源与环境专业遥感课程的开设具有非常重要的作用。

二、农业资源与环境专业开设遥感课程的必要性

农业资源与环境专业的本科生主要学习农业资源的管理及利用、农业环境保护、农业生态、资源信息技术等方面的基本理论和基本知识，要求具备农业资源调查与规划、环境监测与评价、气象观测、计算机技术等方面的能力，同时具有对农业资源和环境进行信息化管理等方面的能力。毕业后能在农业、国土、环保、农资等部门或单位从事农业资源管理及利用、农业环境保护、农业资源遥感与信息技术的科研、管理等工作。因此，要求该专业学生掌握基本的土地规划与制图、资源信息管理等方面的技术。这些都要求学生能有效的利用遥感技术方法，掌握遥感的基本技能，这也使得农业资源与环境专业开设遥感课程非常必要。

三、农业资源与环境专业遥感课程存在的问题及特点

（一）课程部分内容抽象难懂，学生专业知识储备不足

遥感课程中遥感原理章节要求学生掌握遥感的物理基础，包括地物的电磁波特性、电磁辐射与地物波谱的基本概念与性质、遥感成像原理等，涉及许多抽象的理论知识及相关定理、概念。一般要求在学习遥感课程前，具备测量学、地图学、计算机技术和相关的专业知识，而农业资源与环境专业本科生没有相关的知识储备，对许多遥感课程涉及的重要知识内容仅限于高中的地理、物理知识水平上，对计算机的掌握能力也仅限于一般的应用，这就使得在理论教学上，需要重新制定适合其能力水平的教学内容。

（二）教学方法单一，缺乏多样的教学手段

现在许多高校开设的遥感课程，仍以教师课堂讲授为主，学生被动的接收，参与度不高。这就需要改革教学手段，采取多样化的教学方式，组织小组讨论，案例分析，更有效的利用多媒体技术和网络。另一方面，高校本科生很少参加老师的项目，科研工作仍以研究生为主，调动本科生参与到教师的科研项目中，可以促进其快速的了解遥感在专业领域的应用，提高学生学习的积极性。

（三）重视度不够

农业资源与环境专业本科生在培养模式上，往往更注重农业资源的管理及利用、农业环境保护、农业生态等理论知识的学习，对配套的相应技术方法的掌握不重视；同时与本专业教师对遥感技术的掌握及重视程度也密切相关。在实习环节不设计相应的实习，要想单一的从一门遥感课程的学习中获取所需的本领面临很大困难。

四、课程简介

该课程理论课30个学时，实验上机10个学时，共计40学时。教学目标要求掌握遥感的概念、遥感的原理与方法、遥感的技术系统；熟悉遥感数据的特征和应用、不同卫星遥感数据及其影像信息提取的方法；了解遥感信息的应用以及3S（GIS，RS，GPS）技术的集成应用。教学方法以课堂讲授、讨论、案例分析相结合，并辅以实验课上机操作。考核方法为平时出勤、课堂表现、实验成绩、作业、参加讨论次数占30%；期末考试70%，考试形式为闭卷笔试。

五、教学内容、方法及考核形式的改革

（一）教学内容改革

一般农业院校农业资源与环境专业开设的遥感课程，在内容上主要包括电磁辐射及物体的波谱特性、彩色基本原理、遥感技术系统、摄影成像、扫描成像、卫星遥感及其影像、遥感图像的分析解译、遥感数字图像处理、遥感技术的应用、高光谱遥感与微波遥感，以及地理信息系统与3S技术等内容。部分章节内容较深奥，对于农业资源与环境专业学生来说，缺乏前期的专业知识储备，理解掌握困难，而且在实际中的应用性较小。因此，本人在实际教学中将该课程内容进行了整合，弱化了彩色基本原理、摄影成像、扫描成像等部分内容的学习，主要突出遥感应用部分的知识讲解，尤其是遥感技术在农业资源与环境领域的应用方面，更是增加了许多相应的实例，以案例的形式进行深入的讲解，加深学生对遥感在本专业应用的理解。把3S技术集成应用章节也做为重点，使得教学内容更加具有前沿性。另外在实验上机环节，将重点放在遥感技术的应用方面，以求更好地激发学生的学习积极性。

（二）教学方法与方式改革

在理论教学环节将传统的板书与先进的多媒体技术以及网络教学相结合，加深学生对相关概念、公式的理解，同时也提高学生兴趣，增加互动。在实验上机环节的教学过程中，有效的利用有限的上机时间，将重点放在遥感技术的应用案例分析上。提倡学生利用课余时间自学遥感常用软件的基本操作，在课堂上不把遥感软件的基本操作作为重点讲述内容。其次，要多采用引导、启发的方式，进行小组讨论，让学生参与到课堂的互动教学过程，活跃课堂气氛。

（三）考核方式改革

在考核方式上，考核方法为平时出勤、课堂表现、实验成绩、作业、参加讨论次数等平时成绩占30%，期末闭卷笔试占70%。平时成绩主要根据课堂上参加小组讨论做汇报的情况，实验上机部分的课程作业为主。在实验课的学习中，要求以遥感技术在农业资源与环境领域的某一方面的应用为内容，完成一份详实的实验报告。期末考试在考试内容上作出调整，不要求学生死记硬背深奥的概念，不设计相关复杂的计算题目，引导学生以理解为主，根据专业背景增加学生对遥感的应用及发展趋势的掌握。

六、总结

农业资源与环境专业的本科生在培养过程中要求掌握农业资源调查与规划、环境监测与评价、气象观测、计算机技术等方面的能力，要具有对农业资源和环境进行信息化管理等方面的能力。要求其必须掌握遥感的基本技能，在毕业走上工作岗位后能利用遥感技术开展土地规划与制图、资源信息管理等方面工作。因此，培养单位要重视遥感课程的教学，使其通过该门课程的学习，具备一定的遥感专业技能，更好的服务于农业资源与与环境专业领域的各项研究和管理工作。

参考文献： 

[1]潘竟虎，赵军.高师遥感课程实践教学的改革[J].理工高教研究，2008，01：118-120. 

[2]奚秀梅，贺凌云.遥感课程实验教学改革与设计[J].黑龙江生态工程职业学院学报，2010，03：110-111. 

[3]马丹.农业院校遥感课程的教学改革[J].教育教学论坛，2013，09：59-61. 

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[论文摘要]为适应当前高等教育中新型农科人才培养的要求，针对农科本科生的特点，本文明确了遥感课程教学目标，通过分析当前遥感教材的优缺点确定了适宜教材，依据理论联系实际以及学以致用的原则提出了以应用为目标的主要教学内容。

遥感就是对地球表面的地学过程及特征进行物理量测量，并以数字量的形式客观地收集、记录、传输、处理和重现这一信息的科学技术，是现代空间信息科学的主要组成部分[1]，涉及到空间、电子、光学、计算机和生物学、地学等学科领域，特别是在资源监测、环境管理、全球变化、动态监测等中应用非常广泛，显示其优越性。目前已广泛应用于农业、林业、地质、地理、水文、海洋、气象、环境等领域，已发挥重大作用。农业遥感即为将现代遥感技术与农业科学相结合，而应用于农业生产领域的一门新兴前沿技术，在当今遥感领域中最为活跃，也是迄今遥感应用最成功的领域之一，一直受相关科研机构、高等院校以及政府的积极关注。其中与农业学科领域关系密切的应用主要有：土壤调查，水分监测，草原调查、估产及监测，农学中的作物长势监测、营养诊断与作物估产，植保中的病虫害监测，农业气象中的农业气候研究与监测，农业生态中的环境保护和鱼情水产研究等[2]。伴随我国农业信息化进程的快速提升，遥感课程在高校农科本科生教育中的地位日趋重要。面对当前高等教育中新型农科人才需求，许多本科专业，对遥感技术都提出了很高的要求[3]，因此，为适应农业现代化和信息化的要求，必须进一步加强遥感课程教学以及提升学生遥感技术应用水平。基于此，根据笔者近5年的遥感课程教学实践，本文结合农科本科生的实际特点制定遥感课程教学目标、选择适宜教材以及调整教学内容。

一、教学目标

通过本课程的教学，使农科本科生了解农业遥感的基本理论、基础知识、研究现状及农业遥感技术发展趋势与应用，了解电磁辐射与电磁波谱的相关知识，学习地物波谱的测定方法，认识地物反射光谱的响应规律，学习绘制地物反射光谱曲线的方法，掌握常规的遥感仪器和软件的操作方法，理解遥感技术农学机理，掌握遥感图像处理的基本原理和方法，掌握遥感图像的地物影像特征、遥感图像解译及遥感制图的基本技能，掌握光谱数据处理方法，使农科本科生掌握研究农业遥感的基本方法和基本技能，注重培养农科本科生的实际操作和应用能力。

二、适宜教材

依据农科特点和遥感在农业领域中的应用现状，选择适宜教材是比较困难。如教育部面向21世纪课程教材《遥感导论》[2]，这部教材的特点是内容丰富，涉及技术原理较多、较深，对于农科本科生而言，技术原理显得过深、有些内容较为陈旧，尤其应用案例。《植被与生态遥感》[4]教材内容系统，编排合理，理论分析深入、学术价值较高，但有关遥感基础概念和基本技能甚少，作为农科本科生教材尚不合适。《遥感概论》[5]内容编排逻辑性强，概念清晰易懂，实验内容简单而易开展，但很多应用案例比较陈旧，不能满足当今新型农科本科生人才需求。21世纪高等院校教材《遥感技术导论》[6]内容系统，理论构架完整，概念清晰易懂，技术注解详细，但对于农业应用涉及较少，所选应用案例也较老化。《农业定量遥感基础与应用》[7]是一本系统阐述农业遥感新应用的专著，可作为农科本科生教学的参考书，但由于技术理论基础体系不完整、内容因偏重于农情遥感而显得覆盖面不够广泛，不适宜作为农科本科生教材。为此，笔者讲解遥感原理时选择《遥感技术导论》作为教材，讲解较新遥感农业应用案例时选择《农业定量遥感基础与应用》作为教材，这样可有效地提高学生的遥感理论和实践应用水平，以适应新型农科人才培养的要求。

三、教学内容

科学地选择教学内容，优化教学内容，合理教学分配，是《遥感导论》教学的关键环节[8]。主要内容为遥感的基本概念、类型、特点、发展概况与在不同应用领域中所发挥的作用、电磁辐射与地物光谱特征、遥感成像原理与遥感图像特征、遥感图像处理、遥感图像目视解译与制图、遥感在农业领域的应用等。

电磁辐射与地物光谱特征主要讲解斯忒藩-玻尔兹曼定律、维恩位移定律、基尔霍夫定律、黑体辐射规律或普朗克公式、大气的成份和结构、典型植被光谱反射特性以及地物反射三种形式（镜面反射、漫反射和方向反射），重点解释该内容所涉及到的一些术语或概念，比如电磁波谱、光谱特征、辐照度、辐射出射度、朗伯源、绝对黑体、太阳常数、大气窗口、光的干涉和衍射、反射率及反射波谱等，该内容要配套开展光谱测定仪的使用及光谱数据处理操作方法等光谱实验。遥感成像原理与遥感图像特征主要讲解世界范围内主要的陆地卫星、气象卫星、对地观测系统（EOS）卫星和海洋遥感卫星平台、摄像像片的几何特征（垂直摄像、倾斜摄像、几何特征、中心投影、垂直投影和像片的比例尺）、微波遥感的概念和特点以及四种分辨率（光谱分辨率、空间分辨率、时间分辨率和辐射分辨率）间的关系。遥感图像处理主要讲解光学原理（亮度对比、颜色对比、颜色性质、明度、色调、饱和度以及加色法和减色法等）、遥感影像的预处理（包括辐射校正、几何校正、对比度增强、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换等）和多源信息复合等，该内容要配套开展辐射校正、几何校正、拼接、镶嵌、掩膜、融合、link等上机操作性实验。遥感图像目视解译与制图主要讲解遥感影像的目视解译、遥感影像的监督分类和非监督分类及其误差和精度评价、专题图制作等。遥感在农业领域的应用主要讲解植被遥感、土壤遥感、水体遥感等。

四、结语

遥感技术是20世纪60年代兴起的一种从远距离不实际接触物体而感知地表目标物及其特征的综合性探测技术，是现代空间信息科学的主要组成部分，涉及到多种学科领域，它的功能和价值引起了许多学科的关注。

近5年，面向农科本科生基础知识的实际情况，笔者以学生发展为本紧扣教学大纲开展遥感课程教学，教学目标制定明确，教材选用适宜，教学内容丰富，覆盖面广，应用实例典型且较新。结合遥感技术在农业领域中的应用，主要内容涵盖了农业资源与农田环境监测、数字农作技术、精确农业、农情监测预报等主要应用领域，集中体现遥感可视为农业资源利用的“好管家”、农田管理的“好帮手”、农情监测的“千里眼”等重要作用。

课程教学目标定位合理，重点突出，符合农科本科生实际，适应当前新型农科人才发展的需求。所选用的教材互补性强，主次分明，难易程度适中，有利于农科本科生人才培养。教学内容本着理论联系实际以及学以致用的总体原则进行系统讲授，概念讲解透彻，有明显的重点和难点，遥感图像解译方法适应当前农业应用需求，覆盖面较广，且系统性强，适应当前高等教育中新型农科人才培养的要求。

近5年教学实践证实，针对农科本科生的特点，本文该课程的教学目标、教材和教学内容是合理的，与当前高等教育中新型农科人才培养的要求是相适应的。

[参考文献]

[1]杨邦杰.农情遥感监测[M].北京：中国农业出版社，2005.

[2]梅安新，彭望琭，秦其明，等.遥感导论[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3]王鹏新，严泰来，张超，等.农业院校研究生遥感科学与技术系列课程建设初探[J].高等农业教育，2008，06：80-83.

[4]张佳华，张国平，王培娟.植被与生态遥感[M].北京：科学出版社，2010.

[5]彭望琭.遥感概论[M].北京：高等教育出版社，2002.

[6]常庆瑞，蒋平安，周勇等.遥感技术导论[M].北京：科学出版社，2004.

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关键词 精准农业；推广；关键技术应用；中国

中图分类号 F320 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）07-0274-01

我国是农业大国，农业发展对于促进我国经济和社会的发展具有至关重要的作用。近年来，我国农业得到了快速的发展，但是我国的人口数量众多，且依然面临着环境恶化和资源紧缺的问题，只有促进农业的现代化发展才能满足社会发展的需求。在这种背景下，为了实现我国现代化农业的发展，就一定要大力发展精准农业。本文就精准农业的发展现状进行阐述。

随着我国科学技术的不断发展，精准农业成为了人们研究的热门课题。精准农业是一种在信息基础以及地学空间的基础上发展起来的信息化和集约化的农业技术，主要是将生物技术、信息技术和工程技术等高新技术和土壤学、生态学以及农学等有效融合在一起，充分利用现代化的科学技术指导农业生产，以促进农业发展。

1 精准农业概述

精准农业是指在农作物的生产过程中充分利用现代高新技术对其进行精耕细作，以现代农业的生产形式取代传统农业的生产形式，更加注重对农业生产的管理。精准农业通过建立生态学、地学以及农学等模型，采用地理信息系统、全球定位系统以及遥感技术等对农业生产过程中各项活动进行精准的定位，并进行精细管理，以实现农业生产的集约化和信息化。通过这项技术，可以对农作物的产量和投入进行细致分析，在实际生产过程中，对农作物的生长、土壤以及机械设备等进行实时监测，使各种农业资源得到优化配置，发挥农业资源的优势，以获得最大的产量，减少资源浪费，从而不断提高农作物的质量，提高农业生产的效益，促进我国农业进一步发展[1-3]。

2 精准农业发展现状

2.1 我国精准农业推广现状

现阶段，我国精准农业的发展已经取得了一定的成效，农业生产发生了巨大的改变。科技含量大大提升，很多高新技术都尝试着逐渐应用到农业生产中，但是我国农业的总体科技水平还有待提高；魍撑┮翟谥鸾ハ蛳执化农业转变，但仍处于初始阶段；由之前粗放经营的管理方式向精准农业的方向发展，但也仍处于初级阶段。在农业发展过程中，很多常规技术以及高新技术在不断推广，传统的粗放经营模式也已经得到了一定的改变。但是从整体上来说，我国农业总值的增长主要依靠投入生产要素，而科学技术的贡献率还比较低。国外发达国家科学技术在农业生产总值增长中的贡献率达到80%以上，但是我国只有35%左右，每年的农业科技成果推广率不到30%，处于一个比较低的水平。总体来看，精准农业的推广率比较低。

2.2 我国精准农业关键技术应用现状

精准农业的发展需要依赖很多高新技术，因而高新技术应用得越普遍，说明我国精准农业的发展情况越好[4-7]。精准农业发展过程中经常使用的技术主要包括地理信息系统、遥感技术以及全球定位系统。

2.2.1 地理信息系统。地理信息系统是一门将统计学、环境科学、信息学、管理学以及计算机科学等学科融合在一起的新兴学科，其通过使用各种先进的手段和技术来对特定的地区地理空间数据进行采集，并对地理信息进行分析和处理。地理信息系统在我国精准农业发展中的应用已经非常成熟，在实际运用过程中，针对特定地区的地理信息建立农田土地管理模型，然后对地区的自然条件、气候、土壤元素、农作物苗情以及病虫害的发生等进行准确的评估和分析，并针对这些因素的发展趋势制定精准的调控措施，为精准农业的管理提供可靠的数据依据。在实际使用过程中，还可以将其与农业管理辅助决策系统配合使用。

2.2.2 遥感技术。遥感技术是一种获取各种实地信息来源的技术，在精准农业技术体系中具有至关重要的作用，主要核心技术包括影像技术、农田多光谱图像信息分析系统等。遥感技术的一个重要优势就是其成本比较低，比航空摄影的成本减少1/2以上。在精准农业发展中，可以充分利用遥感技术获取田间时空变化信息，在规模化的农作物生产过程中，可以预测农作物的产量，同时预警宏观农情，以农作物和土壤为研究对象，可以建立农作物的条件模型和长势模型。遥感技术的应用也非常广泛，为农业精细管理提供重要的参考[8]。

2.2.3 全球定位系统。全球定位系统是精准农业空间管理的重要设施，其具有采集定位信息以及进行农田测量的作用。目前，在小区式农作物产量的定位计算、农田变量信息的采集中均得到了广泛的应用，将其应用到精准农业管理中，还可以实现机械自动化播种、灌溉和喷药，实现农业机械化变量作业定位。不仅如此，其在环境监测和土地测量等方面也具有良好的作用，是一项发展前景广阔的技术[9-10]。

3 结语

精准农业是农业发展的必然趋势，与传统农业的生产方式相比，精准农业借助于各种高新技术和现代化的管理手段对农业生产实施精细化管理，从而不断提高农业生产的产量和质量。

4 参考文献

[1] 朱勇.浅论我国发展精准农业的途径和策略[J].农业网络信息，2015，12（9）：10-13.

[2] 刘焱选，白慧东，蒋桂英.中国精准农业的研究现状和发展方向[J].中国农学通报，2014，23（7）：577-582.

[3] 何志文，吴峰，张会娟，等.我国精准农业概况及发展对策[J].中国农机化学报，2015，16（6）：23-26.

[4] 金继远，白由路.精准农业研究的回顾与展望[J].农业网络信息，2004（增刊1）：3-11.

[5] 陈防，刘冬碧，万开元，等.精准农业与农田精准养分管理现状及展望[J].湖北农业科学，2006（4）：515-518.

[6] 何东健，何勇，李明赞，等.精准农业中信息相关科学问题研究进展[J].中国科学基金，2011（1）：10-16.

[7] 张仰洪，杨星卫，陆贤，等.精准农业管理决策支持系统的设计与实现[J].遥感技术与应用，2003，18（1）：10-13.

[8] 韩永峰，李学营，鄢新民，等.精准农业的技术体系及其在我国的发展现状[J].河北农业科学， 2010， 14（3）：146-149.

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【关键词】测绘技术；工程测量；高程控制测量；地理信息系统；遥感技术；全球卫星定位系统

现代测绘技术的核心是卫星导航定位技术、遥感技术和地理信息系统技术（简称3S技术）。其中，卫星导航定位技术和遥感技术是航天技术、卫星技术、传感器技术、现代通信技术、计算机技术等高新技术综合集成的结果，地理信息系统技术是计算机技术、数据库技术、空间分析与模拟（虚拟现实）技术综合集成的结果。因此，现代测绘技术是空间技术和信息技术等现代高新技术的综合集成，也是国家高新技术的重要组织部分。

1 测绘技术概况

随着我国科学技术的不断发展，我国的测绘技术也不断朝着数字化和高科技的方向快速发展着。现代的测绘技术中的“3S”技术就是测绘技术的代表，所谓的“3S”技术是遥感技术――RS、地理信息系统――GIS、全球定位系统――GPS这三种技术名词中的最后一个单词头的统称。

1.1 RS――遥感技术

RS遥感技术是位置、几何形态、相关的物理特性的一种传感手段。地球上的每一个物体都在不停的吸收、发射和反射信息和能量。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。

1.2 GPS――全球卫星定位系统

GPS可以对全球的所有用户全天候的提供高精度的三维速度和三维坐标，以及任何时间和信息。全球定位系统的主要用途有：1）陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、 市政规划控制等；2）航空航天应用，包括飞机导航、航空遥 感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。

1.3 GIS――地理信息系统

GIS是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术。这是GIS的本质，也是核心。GIS还是一个基于数据库管理系统（DBMS）的分析和管理空间对象的信息系统，以地理空间数据为操作对象是地理信息系统。

2 现代测绘技术的应用

2.1 矿山测量方面

遥感技术在矿山测量中的应用已经历了较长的时间产，并积累了丰富的经验。应用遥感资料，可获取矿区实时、动态、xp0wgr信息资源，对矿区环境进行监测，为矿区环境保护提供决策支持。遥感资料用于找矿、矿区地质条件研究，煤层顶底板研究等方面都已得到应用，所有这些，都说明遥感技术应用于矿山测量是矿山测量实现其现代任务的重要保证。利用GPS技术乾地矿区地表移动监测，水文观测孔高程监测，矿区控制网建立或复测，改造等。

2.2 湿地方面

利用遥感技术对湿地生物资源的分布，生长状况及其变化进行估测。利用遥感技术多层次，多时相的动态监测功能获得及时可靠的数据。通过地理信息系统技术进行相关数据的实时更新，并对这些数据进行空间分析，可得到湿地的动态变化情况。应用遥感和地理信息系统技术，获取湿地生态王朝质量分析评价所需要的数据，借助GPS技术进行水质采样调查，植被样方调查，土壤采样等常规野外调查，根据湿地信息系统的功能，可将其划分为两大类，查询服务型信息系统和决策支持型地信息系统。

2.3 水利工程方面

遥感技术能够实时地对大江，大河和湖水水位进行监测，可实时监测洪水灾害面积。RS和GIS集成能及早预报洪水淹没范围和干旱灾情范围，为防灾，抗灾提供准确信息。在水利枢纽工程竣工后，需对水库大坝，大型桥梁等进行连续的，精密的监测。现代测绘技术提供了连续，实时的安全运行监控手段。利用全数字摄影测量或数字测图技术建立数字地面模型，应用GIS的分析决策功能，可以方便快速地进行水库大坝选址，库容计算，引水渠修建，受益范围等设计工作。为开发利用水资源提供科学依据。目前，大中城市都有由数字测图技术或全数字摄影测量技术建立的城市数字地形图，给排水管线的规划，设计可在数字地形图上进行。

2.4 精准农业方面

精确农业中，利用GPS技术对采集的农田信息进行空间定位，利用RS技术获取农田小区内作物生长环境，生长状况和宽间变异的大量时空变化信息；利用GIS技术建立农田土地管理，自然条件，作物产量的空间分布等的空间数据库，对作物苗情，墒情的发生发展趋势进行分析模拟，为分析农田内自然条件，资源有效利用状况，作物产量的时空差异性和实施调控提供处方信息。GPS、RS、GIS技术及自动化控制技术为支撑宾精确农业将保真现代农业的发展。

3 测绘技术在工程测量应用中的改进建议

3.1 测绘技术的水下数据获取

到目前为止，还没有一种设备或者技术可以实行水下数据的获取的，因此，我们建议要依随着我国科技的进步，大胆创新、勇于探索、努力实践的方式进可能的实现、创造出可直接对水下数据进行获取的测绘技术。

3.2 测绘技术的实时性

目前我国通过TCP-COM是可以实现远距离的RTK作业，并且在服务器可以看到这些数据的流通和传输。但是从内业的电脑直接获取的数据只能后处理，本来实时性的最终目的就是要不断的、有效的增加测绘技术在有线或者无线的网络应用。因此，我们建议在对于测绘技术的实时性，我们应该不断增强内业电脑的实用性、准确性、快捷性、及时性等，只有将内业电脑的性能增强到和其它仪器性能的同步，我们才能更有效的、及时的、准确的从中得到可靠性的数据。

3.3 测绘技术中的地下数据获取

目前，我国的测绘技术对于地下数据的获取都只停留在使用平面控制测量技术进行数据获取，可是平面控制测量技术队与地下数据的获取只能是表面的、不够准确的。因此，我们在使用平面控制测量技术之前，应先用支导线进行导线计算，然后根据被测量物的形态，进行各方面的精度设计，以此来保证被测量物的数据、精度的准确。然后选择有效的、经济的测量设备和测量的方案，并根据被测量物的平面图和被测量物需实施的时间和测量的环境，将这些所有关键点都体现在被测量物的平面图上，最后才能进行有效的、准确的实现地下的数据获取。

4 结束语

测绘技术在工程测量中占了相当重要的地位，测绘技术工作的成败都关系到了工程测量的成败，因此我们要重视测绘技术的工作，勇于探索更新的测绘方法，不断创新。

【参考文献】

[1]李井永，彭影辉.建筑工程测量[M].北京：清华出版社，2005.

[2]徐绍铨，等.GPS全球定位系统及其应用[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，2001，1-40.

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关键词:遥感技术;土地调查;土地资源

中图分类号:TP319文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)22-0036-02

目前,我国土地资源的形势十分严峻,因此,切实保护土地资源尽快提高土地调查评价信息化水平,改变传统国土资源管理工作方式,采用现代化技术手段,准确、快速地掌握国土资源现状、潜力、变化规律和利用状况,科学规划、配置、合理开发利用国土资源,保证耕地总量动态平衡,实现国土资源决策、管理现代化和服务社会化,促进我国经济可持续发展和社会全面进步,是国土资源管理工作面临的当务之急,也是必须实现的战略目标。搞好土地资源调查评价信息化既是当前经济发展的需要,也是实现可持续发展的重要保证,是事关全国大局和中华民族子孙后代的重大问题。 第二次农村土地调查是对农村土地资源的一次详细调查,掌握我国大半江山资源变动情况,农村土地调查也是为合理利用土地资源提供指示,为国土资源信息化管理提供依据,也为国家宏观调控及管理提供参考。

一、农村第二次土地调查

摸清土地资源家底,掌握真实的土地利用状况,获取准确的土地基础数据,是开展第二次全国土地调查(以下简称“二次调查”)工作的主要目的。成果核查作为二次调查工作的重要组成部分,是保障全国土地调查成果真实、准确的重要手段,是保证调查成果质量的有效措施,是做好二次调查工作的关键。

摸清土地家底,还关系18亿亩耕地保护措施的落实和永久基本农田的划定,关系千家万户土地使用者、土地所有者合法权益的保护以及农村集体土地管理制度改革的推进。加强土地调控,确保土地的科学、合理使用,才能实现经济社会可持续发展,尤其在应对国际金融危机挑战,保增长、保民生、保稳定成为首要任务之时,摸清土地家底,才能对土地家底有清醒的认识,防止以保增长为名乱占土地,使保增长始终在节约集约用地轨道上进行。

农村土地调查主要包括:界线及控制面积、地类调查(地类调查方法、外业调查基本程序及要求、线状地物调查、图斑调查、零星地类调查、地物补测、农村土地调查记录手簿填写)、耕地坡度等级确定、田坎系数测算与扣除、海岛调查、面积计算以及基本农田调查等。

二、遥感技术在农村土地调查中的应用

(一)技术方法

以航空、航天遥感影像为主要信息源:农村土地调查将以1∶10000比例尺为主,充分应用航空、航天遥感技术手段,及时获取客观现势的地面影像作为调查的主要信息源,如图1所示:

基于内外业相结合的调查方法:农村土地调查以1∶10000主比例尺,以正射影像图作为调查基础底图,充分利用现有资料,在GPS等技术手段引导下,实地对每一块土地的地类、权属等情况进行外业调查,并详细记录,绘制相应图件,填写外业调查记录表,确保每一地块的地类、权属等现状信息详细、准确、可靠。以外业调绘图件为基础,采用成熟的目视解译与计算机自动识别相结合的信息提取技术,对每一地块的形状、范围、位置进行数字化,准确获取每一块土地的界线、范围、面积等土地利用信息,如图2所示。

基于统一标准的土地利用数据库建设方法:按照国家统一指定的数据库标准和技术规范,以农村城镇为单位,系统整理调查记录,逐图斑录入。对图斑的图形数据和图斑属性的表单数据进行属性联结,形成集图形、影像、属性、文档为一体的土地利用数据库。

(二)遥感技术应用

航空遥感影像一直是中国城市大比例尺土地利用现状图的主要信息源。第二次土地调查基本要求是采取航测遥感影像,制作地方调查底图,保证基础底图的客观性和统一性。IMU/DGPS辅助航空摄影测量技术、数字航空摄影技术、低空数码遥感等航空数码遥感新技术,可以弥补传统航空摄影技术的薄弱环节,对机场和天气条件的依赖性较小。飞机在航摄飞行中直接测定航摄仪的位置和姿态,并经严格的联合数据后处理,获得定向测图所需的高精度航片外方位元素,可实现无或极少地面控制的航片定向,进而大大缩短航测成图生产周期,节省成图费用。生成的遥感数据具有高分辨率、高成像质量优势,以及方便计算机处理管理、快速、低成本的特点。在土地资源信息化管理中,航空数码遥感新技术可广泛应用于生产更新大比例尺土地利用图件,如1∶500,1∶1000,1∶2000比例尺专题图,非常适合于小城镇、村庄、大型厂矿企业的土地利用信息快速获取,如图2所示。

遥感作为一种高效获取信息的手段,其蕴涵的信息量丰富、全天候、信息获取周期短和多光谱特性,在我国土地资源调查监测工作中得到广泛应用。首先遥感技术在土地利用动态监测中发挥了重要作用。

其次,遥感技术在土地利用更新调查中得到广泛应用。随着经济发展,科学技术水平不断提高,土地调查手段也在不断更新,目前全国许多地方,为了配合新一轮土地利用总体规划修编,已经完成和正在启动以遥感为主要数据源的土地利用更新调查,实践证明,遥感技术在土地调查能够提供较为准确的信息,具有应用远景。

第三,遥感技术在农村产权调查、城市集约利用潜力评价等工作中得到充分应用。在农村产权调查中利用航空和航天数据,节省了大量的时间和人力,提高了成果精度,在大多数省份的农村产权调查中得到广泛应用。

从总体上,遥感技术不断成熟,高分辨率、高光谱遥感以及雷达影像应用于土地资源调查技术日趋成熟。在项目的进展过程中,通过不断追踪新技术和新方法,促使遥感技术和手段从宏观化向微观化发展,应用水平也在向纵深化发展。同时为了探索高光谱数据在土地动态监测中应用潜力,国土资源部开展高光谱在土地动态遥感监测中试验研究。该研究以成像光谱数据为主要遥感信息源,在现有土地动态遥感监测技术、方法、流程基础上,通过成像光谱技术在土地动态监测中的应用研究,形成一套具有较高自动化和定量化程度的土地动态遥感监测技术流程,为国土资源大调查和土地资源管理提供先进的技术手段。

三、结语

目前农村土地调查全面完成,城镇土地调查扎实推进。截至今年6月底,全国农村土地外业调查已经全面完成;农村土地调查数据库建设完成96.3%;城镇土地调查完成7.2万平方公里,完成比例为72%;已有1954个县级调查单位开展基本农田上图工作。农村土地确权登记取得积极进展。实践证明,遥感技术具有应用前景,信息准确,程序简便,同时也减少大量的人力、物力投资成本,在土地调查中各种手段中,遥感技术在很多方面具有优势,也在土地调查中发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1]郭庆十,李金鹿.遥感技术在河北省土地调查中的应用与展望[J].国际太空,2006,(8).

[2]戴晓琴.浅谈遥感技术在土地利用中的应用[J].安徽农学通报,2008,(23).

[3]程全国.应用遥感技术开展农业动态监测的可行性探讨[J].遥感技术与应用,1991,(1).

[4]王红霞,薛育君.RS在湖南省第二次土地调查中的应用[J].山西建筑,2008,(31).

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【关键词】遥感技术；水利水电工程；勘测

0.引言

自改革开放之后，我国的社会主义经济取得了飞速的发展，科技也得到迅速的提升，新技术的使用已经步入了高速时期，水利水电工程建设也随之实现了迅速的发展。而水利水电工程建设的第一步就是勘测，随着科学技术的不断发展，遥感技术在水利水电工程地质勘测中得到了越来越广泛的使用，其在水利水电工程建设中发挥着至关重要的作用。

1.遥感技术

遥感技术主要包括接受装置、遥感平台、图像处理设备、信息传输设备以及遥感器等，其具有非常高的使用价值，可以当作微波辐射计、多光谱扫描仪、照相机或合成孔径雷达等，发挥辐射、扫描、照相、雷达、传输或其他作用。所以，在许多领域，如气象、军事以及工程建设等都普遍应用到了遥感技术。一般遥感技术都是应用红外光、红光以及绿光这三种光谱波段来实施探测的[1]。其中红外光段主要是用于探测矿石、土地以及其他资源；红光段主要是用于探测污水及植物生长；而绿光段则主要是用于探测土壤、地下水岩石以及其他的物质。总而言之，遥感技术可以恰当、全面且精确地对多种物质进行勘测，因此，遥感技术可以适用于诸多的领域。

2.遥感技术的优点

遥感技术具有诸多的优点：第一，遥感技术具有较强的信息综合性。遥感技术可从时间段、波段以及多维度等方面对地球进行观察，进而构建成一个综合的勘测。第二，遥感技术具有较快的获取信息速度。卫星遥感调查可以利用陆地卫星及气象卫星这两方面来获取大范围的资料，陆地卫星每18天就可以对地球影响进行一次测量，而气象卫星每天可以对地球进行两次遥感摄影。第三，遥感技术可以勘测较广的范围。利用航拍照片可以拍摄到1700km2的面积，而卫星图像可以拍摄到航拍照片双倍的面积，由此可见，卫星遥感技术可以勘测到较广的范围。第四，遥感技术的抗干扰性非常强，极少会因人为因素而受到影响[2]。

3.水利水电工程勘测中遥感技术的应用

3.1在勘测天然建筑材料过程中遥感技术的应用

地球上有诸多的天然建筑材料存在于地质之中，如石料、混凝土以及土料等，能否将这些天然建筑材料应用于水利水电的建筑工程之中，则必须对开采这些材料的难度大小、这些材料在地质中的含量大小以及这些材料的质量是否达标等诸多问题加以全面考虑，而以往的勘测技术无法解决这些问题，这就导致那些天然建筑材料无法得到使用，从而大大地增加了工程的建筑成本。然而，遥感技术则可以利用微波遥感及红外遥感来对各种天然建筑材料在地质中的分布位置及含量进行勘测，如此一来，工作人员调查、挖掘天然建筑材料的难度就得以降低，从而使开采工作得以更加高效、顺利地进行。

3.2在水利规划过程中遥感技术的应用

调查水利的现状就是为了对可能发生的问题以及水利的详细资料进行总结，并对水利规划进行预估，因此，水利规划的基础就是勘测。水利规划中遥感技术的应用主要是利用红外线波段来对污染问题进行探测。因此红外线波段和光波段可以将污染源找出来，之后再依据水质监测来评估水环境，遥感技术可以根据污染物的排放量或者从河流的水容量到河流所受的污染程度来探测出污染问题。最后再通过处理卫星资料，即可获得各个时段水域面积的资料，这使得勘测工作得到了极大的简化，同时也使得人员劳动力及资金成本得到了有效的降低。

3.3在勘测水利水电工程不良地质现象过程中遥感技术的应用

确保水利水电工程可以长时间使用的一个主要的因素就是水利水电工程地质的平稳性。倘若地质发生不良现象，势必会给水利水电工程带来破坏性的损坏，例如崩塌、泥石流以及滑坡等[3]。传统的地质勘测方式没办法将地质中泥石流、崩塌及滑坡等不良现象的发展速度探测出来，而利用遥感技术则可以实现实时预报、分析以及观测地质状况，以使工作人员能够明确地掌握不良地质的分布范围以及不良地质现象的发展速度，这对于水利水电工程建设防护工作的开展是非常有帮助的。

3.4在勘测水利水电工程的结构稳定性过程中遥感技术的应用

水利水电工程结构的稳定性决定了工程是否会因地质环境而受到影响，其也是决定其使用寿命的一个重要因素，因此，对水利水电工程的结构稳定性进行勘测就显得非常有必要。有些地质虽然表面具有较好的稳定性，但内部却存在着断裂，倘若地质结构出现了变化，势必会给水利水电工程造成极大的损坏。而在勘测水利水电工程结构稳定性的过程中，应用遥感技术可以得到关于地质结构的信息，然后再对这些信息进行全面的分析，就可以对地质结构是否稳定进行判定。尽管以往的勘测技术也可以对地质的稳定性进行勘测，可是却无法精确地分析断层近期的活动情况。

3.5在勘测水利水电工程的渗漏可能性过程中遥感技术的应用

在水利水电工程中往往会有渗漏的现象出现，这会在很大程度上缩短工程的寿命和使用性。因此，怎样处理水利水电工程中的渗漏问题就显得尤为重要。通常存在较大渗漏性的风华岩体、断裂破碎带以及岩溶地区的地下暗河等都极易导致水利水电工程出现渗漏现象。而利用遥感技术来对水利水电工程的地质状况进行探测，可以全面地掌握地质的构成成分及分布状况，然后再对极易出现渗漏的地质区域进行记载，并对其加以分析和处理，水利水电工程渗漏的可能性就可以得以降低。

4.结语

众所周知，水利水电工程不仅具有繁杂的结构以及庞大的规模，而且涉及到较大的范围，它对人们的生活生产以及社会经济的发展都具有极其重要的意义。因此，对遥感技术在水利水电工程勘测中的应用进行研究，不断地提升遥感技术在水利水电工程勘测中的应用水平，充分地发挥出遥感技术的应用优势。

参考文献：

[1] 黄诗峰. 遥感技术在水利上的应用[J]. 高科技与产业化. 2013（11）

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关键词:精细农业遥感技术全球定位系统地理信息系统

引言

“精细农业”的核心指导思想就是要利用现代地球空间信息技术获取农田内影响作物的生长和产量的各种因素的时空差异，避免因对农田的盲目投入所造成的浪费和过量施肥施药造成的环境污染。具体而言，就是利用卫星定位系统对采集的农田信息进行空间定位；利用遥感技术获取农田小区内作物生长环境、生长状况和空间变异的大量时空变化信息；利用地理信息系统建立农田土地管理、自然条件(土壤、地形、地貌、水分条件等)、作物产量的空间分布等的空间数据库，并对作物苗情、病虫害、墒情的发生发展趋势进行分析模拟，为分析农田内自然条件、资源有效利用状况、作物产量的时空差异性和实施调控提供处方信息；在获取上述信息的基础上，利用作物生产管理辅助决策支持系统对生产过程进行调控，合理地进行施肥、灌溉、施药、除草等耕作措施，以达到对田区内资源潜力的均衡利用和获取尽可能高的产量。精细农业技术是运用全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、传感器及检测系统、计算机控制器及变量执行设备等信息技术，对大田农作物生产和畜牧生产实施监控，从而提高作物和畜牧产量和质量，最大限度地保护生态环境，保证农业的可持续发展。

一、国内外“精细农业”技术的应用情况

1.1国外“精细农业”技术的应用情况在北美、欧洲和澳大利亚等地“精细农业”技术主要用于土地资源的详查及监测，农作物生长状况的监测和产量预测，灾害性天气、旱情、涝情和水情的监测，农作物病虫害的监测与精细防治和大地号农田的优化施肥等方面。

到了八十年代和九十年代，由于遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)的应用，进行农情监测和产量预测已达到更加精确的程度，所用设备的数量和精度都在提高。目前全球已有20000台“产量监测器”投入了使用，有的就装在收获机械上。

目前，在一些国家“可变比率洒施机”的试用引起了人们的极大兴趣。该机器的设计者试图借助于RS、GIS和GPS等技术获取田间信息(包括土壤参数和病虫害情况等)，同时机器自动控制农药、化肥和种子的施入量。由于优化施肥，农场主从中可能获得巨大的经济效益。

另一种“可变比率洒施机”名为“实时闭循环系统”(Real-timeclosed-loopSystem)，其设计者是想尽可能地摆脱对3S技术的依赖，田间信息直接由安在洒施机上的探测设备获取，并立即对数据进行分析并自动控制农药、化肥和种子的施入量。这种机器保证了所测得信息与所采取措施的地点的一致性。

1.2国内“精细农业”技术的应用情况我国是个农业大国，农业生产的自然条件十分复杂，自然灾害频繁，因此“精细农业”技术对我国农业生产来说是非常重要的。

我国利用地球资源技术卫星遥感资料进行土壤和水文调查开始于七十年代末和八十年代初，山西、内蒙等省(区)的土壤调查和农业区划工作就利用了卫星遥感资料。

1984-1986年，我国在京、津、冀地区，进行了大规模的冬小麦卫星遥感试验，取得了一定成果。1985和1986年小麦产量预报准确率分别为92％和95％。

可见，我国“精细农业”基本上还停留在卫星遥感、地理信息系统和产量预测方面

二、“精细农业”的技术思想

精细农业其核心思想是通过对农田小区作物产量和影响作物生长的环境因素(如土壤结构、地形、土壤含水量、植物营养、病虫害、杂草等)实际存在的空间和时间差异性的分析，确定影响小区产量差异的原因，采取技术上可行、经济上有效的调控措施，区别对待，按需实施定位调控，以充分利用资源，实现最经济、最合理的投入，获得经济上和环境上的最大效益。精细农业之所以引起全世界广泛的关注，首先是因为它能显著提高产量，提高耕地资源利用潜力和保护环境；其次，是因为精细农业研究的意义已远远超出其技术系统应用发展本身的范围，它提供的技术思想和改造客观世界的认识思维方式，其影响更是深远的。

三、精细农业的技术构成

3.1GPS——全球定位系统推动精细农业发展的关键技术是在20世纪70年代末开始建立的全球定位系统。它是一种高精度、全天候、全球性的无线电导航、定位、定时系统，它可提供连续、定位和原子时钟信息。

3.2GIS——地理信息系统地理信息系统以地理空间数据库为基础，在计算机软、硬件的支持下，对有关空间数据按地量坐标或空间位置进行预处理、输入、存储、查询、检索、运算、分析、显示、更新和提供应用、研究，并处理各种空间实体和空间关系。它有如下特征：具有采集、管理、分析和输出多种空间信息的能力；具有空间分析、多要素信息分析和预测预报的能力，可为宏观决策管理服务；能实现快速、准确的空间分析和动态监测研究。将GIS用于精细农业中，可对农田小区的作物产量和各种影响因素进行存储、分析和管理。

3.3RS——遥感技术遥感技术可根据对遥感资料的解译，获得所研究区域内有关信息，具有宏观、快速、动态等特点。不同含水量的土壤具有不同的地表温度，因而具有不同的热红外特性和热辐射特性。农作物不同生长期和不同生长情况均有不同的光谱反射曲线，所以结合研究区域内抽样调查的资料和GIS数据库，并依靠有关的专业基础知识，利用RS可获得土壤含水量、作物长势和产量等重要资料。

3.4DSS——决策支持系统决策支持系统是根据农业生产者和专家在长期生产中获得的知识，建立作物栽培与经济分析模型、空间分析与时间序列模型、统计趋势分析与预测模型和技术经济分析模型，利用GPS、RS获得的各种信息及GIS建立的数据库，针对小区内农作物生长环境和生长条件时间和空间上存在的差异作出分布式投入决策，即生成田间投入处方图。决策支持系统DSS综合了专家系统ES(expertsystem)和模拟系统SS(simulationsystem)，因而能为精细农业的实施提供正确的决策支持。:

3.5ST——信息采集与处理技术信息采集与处理技术是获取各种信息的重要手段。精细农业的实现首先在于认识农田小区内农作物生长环境和生物情况的差异而这必须依赖于各种先进的传感器。随着现代科学技术的发展，各种非接触快速测量传感器和智能化传感器为精细农业提供了全新的技术支持。

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（许昌学院电气信息工程学院，河南 许昌 461000）

摘要：MODIS遥感数据具有探测周期短、覆盖面积广、数据开放等优点，适合大尺度、动态的农业遥感监测应用。结合了MODIS遥感数据资源的特点和农作物物候特征，提出了基于MODIS的农作物面积遥感监测方法，并根据黄淮地区冬小麦种植面积提取的应用需求，选用地理空间数据云平台提供的3种MODIS数据产品进行了农作物面积提取。结果表明，使用5 d合成数据产品的提取精度较高。

关键词 ：遥感监测；农作物面积；MODIS；冬小麦

中图分类号：TP392；S127 文献标识码：A 文章编号：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

基金项目：河南省教育厅科学技术重点研究项目（14A510026）；许昌学院科研基金项目（2014011）

作者简介：陈 静（1981－），女，河南许昌人，讲师，硕士，主要从事遥感影像处理及图像识别方面的研究，（电话）15936316825（电子信箱）

chenjing1206@126．com。

遥感（Remote sensing，RS）技术作为地球信息科学的前沿技术，可以在短期内连续获取大范围的地面信息，实现农业信息的快速收集和定量分析，是目前最为有效的对地观测技术和信息获取手段［1］。作物遥感监测是遥感技术在农业领域应用的重要内容之一。1974年，美国农业部就开展了“大面积农作物估产实验”（LACIE），对世界范围内不同区域的小麦种植面积、总产量进行估算，精度达到90％以上［2］。自1988年以来，欧盟开展农业遥感监测计划（MARS），利用遥感技术对欧盟国的耕地、作物种植面积和产量进行监测，每两周报告一次，将监测结果用于农业补贴的申报核查和共同农业政策制定［2］。近年来，我国农作物遥感监测方面也取得了长足的进步，从单一作物发展到小麦、玉米、水稻等多种作物遥感估产，从小区域到跨越11个省市的遥感估产，取得了许多研究成果［3］。

我国幅员辽阔、地区差异大、地块零碎、散户经营，加之遥感数据资源的缺乏，我国农业遥感监测还存在着作物识别精度不高、工作效率偏低、费用昂贵等问题。本研究结合MODIS遥感数据高光谱、多时相、开放性等优点，探讨了基于不同类型MODIS数据产品和物候特征实现农作物遥感监测，并在黄淮地区冬小麦种植面积提取中进行了应用。

1 MODIS数据产品概述

中分辨率成像光谱仪（Moderate-resolution imaging spectroradiometer，MODIS）是美国对地观测卫星TERRA所携带的传感器之一，其扫描光谱范围为0．4～14．4 μm，共有36个光谱波段，空间分辨率包含1 000、500、250 m等。在对地观测过程中，每1～2 d观测地球表面1次。MODIS采用开放的数据获取政策，免费提供多种原始数据和不同等级的数据处理产品，并在MODIS官方网站上公布传感器的主要参数［4］。这些政策和措施极大地促进了全球范围的数据共享以及不同国家的科研合作，实现了世界范围内多学科领域的交叉研究。

中国科学院计算机网络信息中心科学数据中心开发实现的地理空间数据云平台，提供了LANDSAT、MODIS、NOAA等多种权威科学数据资源的集中镜像服务，并建立基于模型的数据产品加工服务［5］。为方便国内用户使用，该平台还提供了MODIS中国合成产品，如MODIS中国区域温度合成产品、NDVI植被指数产品、EVI植被指数产品等。

2 物候特征分析

2．1 农作物物候期

物候是指植物为了适应气候条件的节律性变化而形成与此相应的植物发育节律。掌握物候变换规律在预报农时，监测、保护生态环境，预测气候变化趋势等方面具有重要的理论和现实意义［6］。为了在最有限的时间内获取最大信息量，就必须合理选择卫星数据的时相，从而实现以最小代价获取最全面、最精确的知识，提高生产效率。

农作物的状态和群体特征是影响作物光谱特征的主要因素。我国物候观测资料非常丰富，不同农作物之间的物候差异是选择作物识别最佳时相的常用依据［7］。我国华北地区主要农作物种植的物候期及各阶段的植被覆盖程度见图1［8］。根据农作物物候期分布、不同时期遥感图像的光谱特性以及不同物候期内农作物光谱特征差异，选取区别不同农作物的最佳时相影像。比如，12月上旬冬小麦处于分蘖期，地面有一定的植被覆盖，叶绿素含量，而其他植被均已落叶，与背景地物具有较大的季相差异，因此，在卫星图像上表现为十分明显的影像特征。

2．2 农作物光谱特征

选取遥感影像特定波段的数据就可以更有效地对不同农作物进行分类。对于MODIS数据，可以选用与农作物生长密切相关的1～7个波段进行分析。其中，RED波段（0．620～0．670 μm）受叶绿素含量控制，对绿色植被具有强吸收特点，对植被覆盖度、生长状况敏感，如分蘖期的冬小麦，由于具有较高的叶绿素含量，与背景地物具有较大的季相差异，因此在卫星图像上表现为十分明显的影像特征；BLUE波段（0．459～0．479 μm）可以反映土壤和植被的差异，改进对农作物的监测；NIR波段（0．841～0．876 μm）对绿色植被具有高反射特点，可以反映指标类型和生物量的指标；ESWIR波段（1．628～1．652 μm）则受叶细胞内水分含量的控制，对植被生化组分和湿度的变化非常敏感［9］。

植被指数是对地表植被活动的简单、有效的度量。在MODIS－NDVI数据集中，使用植物吸收的RED波段和植物发射的远红外波段┃

3 基于MODIS的农作物面积提取

3．1 研究方法

利用遥感数据提取农作物种植面积的理论依据是遥感图像中相同的地物类型在相同的条件下（纹理、地形、光照、植被覆盖等），应具有相同或相似的光谱信息特征和空间信息特征。其实质是根据各类地物的光谱特征进行特征参数的分析与选择，然后采用一定的规则（即分类算法）对遥感图像进行分类［2］。其中，不同类型地物的特征选择和分类算法是农作物种植面积提取的关键点。

根据不同生物波谱特性和农作物物候特征差异，选择多时相的MODIS遥感数据，通过计算并分析归一化植被指数NDVI、增强型植被指数EVI、土壤调节植被指数等，使用现有成熟的遥感图像处理软件ERDAS IMAGINE进行分类试验，通过调整算法的参数和优化样本点等方式不断改进和提高分类效果。

3．2 农作物面积提取

在研究过程中，尤其要注意不同尺度、多时相遥感数据的选择要结合被研究区域的地理数据、按当地气象数据及其他辅助数据。在数据与特征波段分析时要结合农作物波谱特性及生物学特性，并综合利用农作物物候期信息，提取合适的特征参量，改进分类精度和农作物提取的精确度。基于MODIS的农作物面积提取流程如图2所示。

4 黄淮地区冬小麦面积提取的应用

4．1 数据选择

小麦是我国主要粮食作物之一，地域分布广阔，种植相对集中。按照种植产区可以分为黄淮冬麦区、东北春麦区、新疆冬春麦区、北部春麦区、西北春麦区、西南冬麦区、华南冬麦区、长江中下游冬麦区、北部冬麦区等9个大区［11］。其中，黄淮地区（主要包括河南、山东、河北、天津、北京等地）是全国最大的冬小麦生产基地，其小麦种植面积占全国总种植面积的61．4％，因此成为农业遥感监测的主要地区。

本研究选取了黄淮冬小麦种植区为研究区域，利用的MODIS遥感数据进行冬小麦种植面积提取。根据图2所示的冬小麦物候期特征，分别选取了2010年12月上旬冬小麦分蘖期的3类数据产品进行处理，具体包括有：2010年12月8日MODIS陆地标准数据产品（MOD09GQ）、2010年12月6日至10日中国250 m EVI 5 d合成产品（MODEV1F）和2010年12月1日至10日中国250 m EVI旬合成产品（MODEV1T），分辨率均为250 m。前两种遥感数据局部图如图3所示。

4．2 试验结果

根据上述分析，对MOD09GQ的第1、2波段和MODEV1F、MODEV1T的第3、7波段进行几何校正、影像切割和重采样等操作。进一步对RED、NIR，BLUE和ESWIR 4个工作波段光谱数据计算，得到LSWI、EVI和EVI特征数据集。结合给区域特征，将地物分为冬小麦、绿地、裸地、水体、其他等6个类别。

在ERDAS IMAGINE Professional 9．1环境下，分别采用监督分类和非监督分类方法进行试验，各参数使用该环境下该算法的缺省值。随机抽取200个样本点对分类结果进行精度评价，所得结果如表1所示。

Kappa系数是一种计算分类精度的方法，它采用离散的多元技术来测量图像之间的吻合度［12］。从表1中可以看出，各种地物单类分类精度在85％以上，总体精度平均值达到了89．94％，均大于0．84。从遥感数据产品上来看，采用EVI 5 d合成的MODEV1F遥感数据的分类精度普遍高于单日数据产品MOD09GQ和旬合成数据产品MODEV1T。

5 小结与讨论

农作物面积反映了农业生产在空间范围利用农业生产资源的情况，是了解农产品种类、结果、分布特征的重要信息，是进行农业结构调整的依据，是研究粮食区域平衡、预测农业资源综合生产能力与人口承载能力的重要数据源。应用遥感技术可以及时可靠地监测全国主要农作物的种植面积或种植面积的变化。尤其是近年来新的高空间分辨率、高光谱、雷达等遥感技术的发展，为农业现代化管理提供了新的机遇。结合地理信息系统（GIS）、全球定位系统（gps）和遥感技术（RS）的“3S”一体化发展必将成为今后农业遥感的研究热点。

参考文献：

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篇10

关键词:遥感 土壤水 定量 反演

中图分类号:TP7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(c)-0001-02

土壤水分是表示一定深度土层的土壤干湿程度的物理量,是监测土地退化和干旱的重要指标,同时也是水文学、气象学、土壤学、生态学以及农业科学等研究领域中的一个重要参数。一方面它影响地表与大气界面的水分和能量交换,其变化会引起土壤热学特性、地表光学特性的改变,从而影响气候的变化;另一方面它是植物和作物赖以生存的主要源泉,其大小决定着植物或作物根系的发育,对进行大尺度精准农业的水分调节,节水灌溉具有重要意义。

遥感技术不仅能对农作物长势进行大面积、实时、非破坏性监测,从而实现精准农业的发展对地表土壤水分信息快速、及时的掌握,还能为精准农业的发展提供动态监测和分析作物的健康状况与影响作物产量等必要的技术支持。目前获取土壤水分含量的方法主要有田间实测法、土壤水分模型法和遥感法三种。其中传统的田间实测法和土壤水分模型法,因测点稀、速度慢、范围有限,无法满足精准农业中对土壤水分信息快速获取的需求。而遥感估测土壤水分的方法原理是通过测量土壤表面发射或反射的电磁能量,研究遥感信息与土壤水分含量之间的关系,并建立相关的信息模型,从而反演出土壤水分情况,恰恰克服了前二种估测方法的实时性差、单点测量空间变异性差、不能宏观表现等缺陷,为精准农业中大面积快速获取土壤水分信息、实时准确监测提供科学依据。

1 国内外研究进展

如何快速、准确地获取区域地表土壤含水量信息是定量遥感研究的热点之一,也是目前遥感技术应用研究的前沿领域。国内外用遥感技术监测土壤水分的方法有很多,目前在该领域的研究主要集中在光学遥感(即可见光-近红外、热红外遥感)和微波遥感波段进行。主要方法有:基于可见光-近红外土壤水分光谱法、基于热红外遥感的温度法、植被指数法、基于可见光及热红外遥感的植被指数-冠层温度法、微波遥感监测土壤水分法、高光谱遥感监测土壤水分法。

1.1 基于可见光-近红外土壤水分光谱法

Bowers等人早在1965年就发现裸地土壤湿度的增加会引起土壤发射率的降低,这为后来利用土壤水分光谱法方法进行土壤水分的遥感监测研究提供了理论依据。土壤水分光谱法正是应用遥感估算光学植被度,分解象元排除法来提取土壤水分光谱信息。国内外学者在这方面做了大量工作,有的根据水的吸收率曲线提出使用中红外波段来监测土壤湿度,采用MODIS数据并结合实地调查资料,建立了MODIS第7通道的反射率与地面湿度的线性光学。另有学者利用遥感资料估算“光学植被覆盖度”,然后利用像元分解法分离植被与土壤信息,提取土壤水分光谱信息。该方法需要根据不同环境、不同土壤组分建立相应的遥感反演模型,应用比较局限,大面积推广较难。

1.2 基于热红外遥感的温度法

热红外遥感最重要的应用之一是反演土地表面温度。具有代表性的有热惯量法、区域蒸散法、亮温指数法(LST)、温度状态指数法(TCI)、条件温度指数法和归一化温度指数法。热惯量法反演土壤水分的模型研究,主要集中在对于土壤热惯量的解析式计算、从热平衡与热传导方程的化简与计算、环境因子的影响等多方面着手,得到了大量的热惯量模式,建立了较为完善的土壤水分反演模型。蒸散法根据能量流的传输原理,对实际蒸散(E)与潜在蒸散(Ep)的比值与土壤水分的关系进行研究,其理论基础来源于P-M彭曼公式。针对不同的下垫面情况发展了单层、双层和多层模型。利用卫星一次过境观测的辐射温度值,计算地表辐射温度以及蒸散,结合当地气象台站数据计算出作物缺水指数(CWSI),建立了土壤水分与作物缺水指数的回归方程。随后又有DSI指数、区域缺水指数(RWSI)相关研究,在遥感的定性及半定量阶段估算地表蒸散和干旱程度的精确估算上做了相关探讨。温度状态指数(TCI)和亮温指数(BTI)强调了温度与植物生长的关系,提出了亮度温度,以通过对NDVI、亮温与土壤水分的统计分析来建立三者间的数理关系,从而利用遥感反演的亮温和NDVI计算土壤水分含量,建立了土壤相对湿度和NDVI、亮温的回归模型。归一化温度指数(NDTI)可消除地表温度季节变化的影响,通过能量平衡一空气动力学阻抗模型计算,需要卫星过境时刻的气温、太阳辐射、相对湿度、风速和叶面积指数等数据。该方法也主要适用于裸地或植被生长早期。

1.3 植被指数法

植被指数法是研究土壤湿度与遥感植被信息相互关系的重要手段。研究表明归一化植被指数(NDVI)、距平植被指数(AVI)、植被状态指数(VCI)、标准植被指数(SVI)等都与土壤湿度有一定关系。一般来讲,当作物缺水时,作物的生长将受到影响,植被指数将会降低。国内学者也利用VCI研究了我国土壤湿度状况,应用VCI结合常规资料进行综合分析,对我国干旱状况进行宏观动态监测。但该方法较适用于高植被覆盖区域,仍有很多限制性因子和条件。