第一篇：遙感在現代化農業中的應用與展望

遙感測量在農情信息中的應用與展望

1引言

遙感技術是20世紀60年代以來，在現代物理學（包括光學技術、紅外技術、微波雷達技術、激光技術和全息技術等）、空間科學、電子計算機技術、數學方法和地球科學理論的基礎上發展起來的一門新興的、綜合性的邊緣學科，是一門先進的、實用的探測技術，目前已在運行的有36個波段的MODIS光譜儀，空間分辨率大大提高，立體測量的方法也更加多樣化，能夠實現全天候作業。廣泛應用在農業、地理、地質、氣象、環境監測、地球資源勘探等多個方面。

在我國農業中的應用中，從早期的土地利用和土地覆蓋面積估測研究、農作物大面積遙感估產研究開始，已擴展到3S集成對農作物的長勢的實時診斷研究、應用高光譜農學遙感數據對重要的生物和農學參數的反演研究、高光譜農學機理的研究、模型的研究與應用及草地產量估測、森林動態監測等多層次和多方面。遙感技術和GIS的發展與應用，已使農業生產和研究從沿用傳統觀念和方法的階段進入到精準農業（數字農業）、定量化和機理化農業新階段。

2遙感技術在發達國家農業中的應用研究現狀

自20世紀70年代,美國等發達國家率先開展了主要農作物種植面積和產量估算工作以來就掀起了利用遙感技術監測農情信息的研究熱潮,美國發射了一系列探測地球的資源衛星和氣象衛星,隨后加拿大、法國、、印度和也先后發射了各自的資源衛星和氣象衛星,遙感開始進入一個快速發展的階段。美國是最早開始開展農情遙感監測技術研究的國家。同時隨著監測技術的發展與成熟,一些國家與國際組織建設了各自的農情遙感監測系統,并開展了運行化的監測。這些系統在大范圍宏觀農業監測中發揮了重要的作用,為相關政府和部門的決策提供了重要的依據。美國全球及本土的農情監測分別由農業部外國農業局(USDA Foreign Agricultural Service, FAS)及國家農業統計局(NationalAgriculturalStatisticsServ-ice,NASS)負責。在全球監測上,國外農業局全球分析辦公室(Office ofGlobalAnalysis,OGA)負責監測結果的獲取、發布,其下設的國際產量評估科(InternationalProductionsAssessmentBranch)負責系統的業務化運行。系統目標是提供可靠、及時、透明、準確的全球農業產量信息。FAS通過監測全球農業產量和農產品供需信息為市場提供指導,并為本國提供早期預警信息。FAS的監測與分析依賴于氣象數據、田間報告和高分辨率遙感數據等所獲取信息的整合,其中遙感數據主要提供長勢、生長階段和產量信息。這些信息一方面用于對作物產量信息進行驗證,另一方面用于識別一些沒有被報告上來但會對農業生產產生明顯影響的事件。FAS的全球監測結果以“世界農業產量”(World Agricultural Production)月度報告和“產量、供給與分布”(Production Supplyand Distribution, PSD)數據庫的形式進行發布,是USDA全球經濟信息系統的基礎組成部分。為對這些不同數據源所獲取的信息進行整合,FAS開發了名為Crop Explorer的基于地理信息系統Crop Explorer是一個基于Web并支持空間和屬性查詢的農情信息服務網站,該網站提供基于遙感影像和氣象數據的全球作物長勢信息。系統針對大宗作物的主產區提供植被活力、降水、溫度等信息的專題圖,所提供的專題圖有3類,分別是氣象專題圖、土壤濕度和作物模型專題圖及植被指數專題圖。系統根據查詢的農業氣象區劃提供生長季的時間序列數據和圖表,同時系統還提供作物候歷及作物分布等信息。用戶可以通過選擇區域、作物及時間等信息進行查詢。同時FAS啟動了新一期的全球農業監測(theGlobalAgriculturalMonitoring,GLAM)項目[14],該計劃得到了美國農業部及NASA應用科學計劃聯合資助,由NASA、USDA、馬里蘭大學和南達科他州立大學聯合執行,旨在通過

NASA新一代對地觀測系統對FAS的決策支持系統進行改進。在本土監測上,農業部下屬的NASS負責為美國農業部提供及時、準確和有效的統計數據。該部門所統計的數據覆蓋了美國農業從產量、食品供給到農場主及其雇工的收入狀況信息等各個方面。NASS每隔5年做一次全國農業普查,以提供美國農業的全面狀況信息。遙感數據及遙感技術在提高其統計數據準確性方面發揮了一定的作用,包括:NASS使用遙感數據來建立農業統計的采樣框架、估算作物種植面積、為分析系統提供面向作物的土地覆蓋數據等。在2007年的農業普查中,NASS以Landsat影像、數字攝影測量數據及其他遙感數據為輸入,開展了全國48個州及波多黎各面向面積監測的采樣和補充采樣設計,用于評價當年普查的完整性。此外NASS的遙感面積估算項目使用Re-sourcesat-1 AW iFS進行玉米和大豆主產州的監測并在縣和州2個尺度上提供獨立的作物面積估算結果,并進行面向作物的分類,提供作物分布數據(CroplandDataLayer,CDL)[19]。到2010年,CDL計劃累計監測的州已經達到48個,并且平均每年重復覆蓋13個主要的農業州,目前48個州的數據都已經發布[20]。NASS與USDA農業研究局(Agricultur-alResearch Service,ARS)建立了長期的合作關系,以NASAMODIS為數據源在中部和西部的幾個州開展了早期的小范圍單產預測。NASS還在作物生育期內基于NOAA-AVHRR獲取的歸一化植被指數數據(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)進行作物長勢的監測,為農業部相關決策者提供獨立的全國尺度作物生長信息[21]。除美國農業部外,美國國際發展管理委員會(U.S.Agency for InternationalDevelopmen,tUSAID)還建立了預警系統網絡(Famine EarlyWarning Sys-temsNetwork,FEWSNET),與國際上不同國家及不同地區的機構、政府與組織開展合作,針對糧食安全,提供及時、準確的早期預警和脆弱性評價信息。FEWSNET在非洲、中美洲、海地、阿富汗及美國開展監測,并根據所收集的數據開展生活指標及市場分析,以提前發現糧食安全的潛在威脅。2010年海地地震中該系統做出了積極快速的響應。該系統更注重的是數據的分析,而不是相關專題的監測,在監測方面該系統與NOAA及NASA開展信息產品層面的合作,將基于遙感和地面觀測獲取的早期預警數據進行整理、分析與融合,提供預警信息。綜合來看,在美國,NASS和FAS仍然是國內及全球農情遙感監測的最主要機構,國內及全球分由不同部門監測的方式提高了系統的運行化程度。但不論是在NASS還是FAS,遙感獲取的信息都未能成為官方發布產量數據的最主要信息源,遙感未能獨立地發揮作用。的決策支持系統[17]。Crop Explorer是一個基于Web并支持空間和屬性查詢的農情信息服務網站,該網站提供基于遙感影像和氣象數據的全球作物長勢信息。系統針對大宗作物的主產區提供植被活力、降水、溫度等信息的專題圖,所提供的專題圖有3類,分別是氣象專題圖、土壤濕度和作物模型專題圖及植被指數專題圖。系統根據查詢的農業氣象區劃提供生長季的時間序列數據和圖表,同時系統還提供作物候歷及作物分布等信息。用戶可以通過選擇區域、作物及時間等信息進行查詢。同時FAS啟動了新一期的全球農業監測(theGlobalAgriculturalMonitoring,GLAM)項目[14],該計劃得到了美國農業部及NASA應用科學計劃聯合資助,由NASA、USDA、馬里蘭大學和南達科他州立大學聯合執行,旨在通過NASA新一代對地觀測系統對FAS的決策支持系統進行改進。在本土監測上,農業部下屬的NASS負責為美國農業部提供及時、準確和有效的統計數據。該部門所統計的數據覆蓋了美國農業從產量、食品供給到農場主及其雇工的收入狀況信息等各個方面。NASS每隔5年做一次全國農業普查,以提供美國農業的全面狀況信息。遙感數據及遙感技術在提高其統計數據準確性方面發揮了一定的作用,包括:NASS使用遙感數據來建立農業統計的采樣框架、估算作物種植面積、為分析系統提供面向作物的土地覆蓋數據等[18]。在2007年的農業普查中,NASS以Landsat影像、數字攝影測量數據及其他遙感數據為輸入,開展了全國48個州及波多黎各面向面積監測的采樣和補充采樣設計,用于評價當年普查的完整性。此外NASS的遙感面積估算項目使用Re-sourcesat-1 AW iFS進行玉米和大豆主產州的監測并在縣和州2個尺度上提供獨立的作物面積估算結果,并進行面向作物的分類,提供作物分布數據

日本機器人耕作體系與遙感技術應用，本稻米自給自足率國家政策目標，到2021 年 時將比現在增加 50%。由于日本社會老齡化嚴重，農民數量減少，越來越多的稻田被荒廢，讓人感到十分可惜。同時，日本由于耕地比較分散，限制了農業的規模，難以采用大型的機械。幾個方面原因的重疊，催生了“農業機器人”這一新興概念在日本的崛起。水稻機器人耕作系統的建立分為耕作和準備、插秧和收割 3 個主要階段，這 3 個階段分別對應著機器人拖拉機、水稻插秧機器人和聯合收割機機器人。機器人拖拉機是在普通拖拉機上加裝 IMU慣性測量裝置、GPS天線和 GPS接收器改裝而成的。其定位精度為±2m 之內，能夠完成耕種、開墾、種植和噴灑等多種任務。水稻種植機器人以商業化的 6 行水稻插秧機（10.5 馬力）為基礎機器，對方向盤和傳動裝置加以改造，使之與 IMU 慣性測量裝置以及 GPS 進 行聯接，并改裝育苗長墊。其行走速度為 0.9m/s，行走精度達±3cm，種植精度為±10cm。為機器人研制的新型水稻育苗墊呈卷型，1 卷相當于傳統的 10 墊，如應用于 6 行插秧機器人，則不需要另外的育苗卷。聯合機器人收割機與前兩者相似，還增加了控制者可以使用手機遙控的功能這幾種機器人都能夠實現從小范圍農田到大田的自主導航。其發達的制導系統可以引導農業機器人自動跟隨作物直線或曲線的路徑正常進行作業。此外，日本在無人直升機精耕農業領域和衛星遠 程遙感領域也取得了相當大的進展。從直升機和衛星獲得的重復立體交叉圖像是作物測繪、改變作物和土壤條件數據的寶貴來源，遙感技術可以提供的當前包括成熟度、病蟲害和雜草情況的信息。通過視覺傳感器和全球定位系統收集的信息可以為養殖、化工生產 與收獲創造現場管理時間表。衛星、直升機以及地面技術已經被日本人利用來做稻田作物測試。對產量和質量預測、作物營銷、增值市場和生產調度都有非常積極的影響

3本文對國外主要農情遙感監測系統進展進行了綜述,在分析各自系統特點的基礎上,總結出農情遙感監測系統建設的啟示,為我國農情遙感監測系統的建設和發展提供依據。

伴隨著近30年遙感技術本身及其在農情信息獲取領域能力的提升,一些國家與國際組織建設了各自的農情遙感監測系統,并開展了運行化的監測。對黑龍江墾區有重要的借鑒意義,并通過對這些系統的分析得到一些農情監測系統建設的啟示。指出作物種植面積估算、單產預測、長勢監測、旱情監測是農情遙感監測中最主要的4個主題。

在作物面積監測方面,仍然是抽樣加地面調查的方法。盡管隨著遙感數據費用的降低和寬幅遙感數據的提供,遙感具備全覆蓋的能力,但對地面調查的依賴并沒有減少,甚至得到了強化,這與遙感降低地面調查的初衷相違背。有2個方面的原因:一是作物遙感識別技術并沒有取得重大突破,現有各種識別方法和技術難以工程化和運行化,而運行化既要求精度又要求速度,現有的作物識別方法在精度和速度方面很難兼顧,需要發展新的識別技術;二是遙感被當作照片(或替代過去的航片)使用,用作采樣框架的布設,遙感在動態監測方面的優勢沒有得

到很好的發揮。大量地面調查基礎上的遙感監測本質上是多此一舉,遙感在作物面積估算的應用目標就是要減少地面調查的強度,降低成本,現在這方面的趨勢非但沒有得到遏制,反而有被強化的趨勢,顯然沒有達到遙感應用的目標。

在單產估算方面,農業氣象模型仍然是主流方法,數據基礎包括氣象數據、統計數據和抽樣調查數據,但這種方法得出的結果缺乏獨立性,與統計分析結果在本質上沒有重大差別。在常規的農業統計得到不斷強化的情況下,農情遙感監測系統所能起到的作用是發揮獨立性,形成獨立的信息源,起到監督、校檢的作用,因此如果將統計數據作為建模的基礎,就不合適了。近10年來,遙感在估算作物單產方面取得了很大進展,以地面觀測數據標定模型,正在逐漸取代以農業氣象模型為主的方法。

在長勢監測上,隨著AVHRR、VGT和MODIS數據的推廣應用,特別是VGT和MODIS提供了處理好的數據產品供用戶下載,而且MODIS還是免費的,作物長勢監測得到了很大的發展,這使得監測系統具備了短期預測的功能,可以提前預測糧食生產形勢,這也是農情遙感監測的最大優勢,也是有別于傳統農業統計的關鍵所在。利用遙感監測長勢的另一個優點是具有全局性,避免了地面調查以點代面、以偏蓋全的現象。

旱災是影響農業生產最主要的農業災害,而遙感是旱情監測最為有效的手段,盡管在監測作物長勢中,能對旱情的影響有所反映,但旱情的監測仍然有其獨特的地方,在作物不同生長階段對作物產量的影響有所不同,但在國外農情監測系統中,旱情監測沒有得到有效的重視。需要通過技術更新和方法改進,提升遙感在農情監測系統中的作用和貢獻度,用遙感革新其傳統 的信息獲取手段,進一步發揮遙感技術在農情信息獲取領域的潛力。遙感技術可以提供包括旱情、作物面積、單產、產量、長勢等在內的全方位信息,可以獨自構建一套完整的農情獲取技術體系,這一優勢需要進一步發揮。

3.2 應用特點

隨著全球化進程的逐步加快,任何一個國家或地區都無法單獨保障糧食安全,必須用全球視野來看待糧食安全,并提供全球范圍的農情信息,實現監測信息的全球化。本文所介紹的系統有2個顯著的特點,一是監測結果的后期分析能力很強,美國FAS的系統,在遙感監測的基礎上,整合全球各地的農業生產形勢報告等信息,給出監測不同國家和全球比較完整的糧食生產形勢,如供需平衡方面的分析,從而為糧食貿易市場提供信息服務,這也是其一年有70 000個訪問量(2008年)的主要原因,給信息的使用者一個非常清晰的糧食生產形勢全景描述。另一特點是信息的公開性,美國的FAS/NASS、歐盟的MARS及FAO的系統都將監測結果放在網上,對社會公開。但如果用戶只了解單一系統發布的信息,有時也會被誤導而做出錯誤的判斷,因此如果用戶可以通過一個網頁就能了解多個系統的監測結果,一方面可以通過瀏覽不同系統的結果,做出自己的判斷,另一方面,也可以提高不同系統的自律程度,保證監測質量,這也是最近GEOSS農業主題大力推動PAY(Production, Acreage, Yield)計劃的主要原因。GEO(Group on Earth Observations)提出建立一個全球農業監測綜合系統(GlobalAgriculturalMoni-toring System ofSystems)就是一個好的開始。該系統建設中有2個主要的內容: PAY計劃,聯合美國 農業部、中國科學院遙感應用研究所及歐盟聯合研究中心等機構共同發布全球農業監測結果,提高全球糧食生產形勢的透明度;作物監測與評估聯合實驗(JointExperiments Crop Assessment and Monitroi-ng, JECAM)計劃,以支持農情遙感監測技術研究為目的開展全球聯合觀測與實驗,為監測技術的發展及其全球化推廣提供支撐。3.3 系統整合

包括美國在內的一些國家、地區或組織,擁有1個以上的運行化農情監測系統。這些系統因為分屬1009于不同的部門(或子部門),業務上的獨立導致不同系統相互獨立的運行,運行過程中數據和信息交流少,需要探討合適的方式進行系統的整合。系統的有機整合可以發揮不同系統的優勢,提升系統運行效率,在數據、運行和信息發布等方面進行補充,提高監測結果的有效性,避免因為不同系統結果間的差異而給決策者帶來困惑。系統整合可以

在以下3個層面展開: ·數據層整合:對監測所用數據源進行共享,提高各系統的數據獲取能力,豐富數據源。

·系統層整合:對不同主題監測技術/系統進行取優棄劣的整合,將不同的系統合為一個系統,聯合開展運行。

·信息層整合:將不同系統的監測結果進行整合,可以將不同結果以參考的形式一同提供給決策者,也可以通過分析形成一套更為可靠的結果提供給用戶。由于機構設置、職能劃分以及擁有感的重要性,使得任何層次的整合難度都很大,但是從另一方面來看,一定程度的重復是有益的,可以起到相互校檢和競爭的作用,有益于用戶和技術的發展,也有利于成果的可靠性。3.4 新對地觀測數據的應用

目前以MODIS、AVHRR及VEGETATION為主的低分辨率遙感數據及以IRS、TM、ETM為主的中分辨率遙感數據依然是運行化農情監測系統中的主要對地觀測數據源。近幾年來誕生了一批新的對地觀測數據,這其中包括了不同頻率的高分辨率雷達數據(RadarSat-

2、TerraSAR、COSMO-SkyMed)、光譜信息更加豐富的高分辨率光學遙感數據(RapidEye、WorldView-2)、高重訪周期的中分辨率光學數據(HJ-1 CCD、IRSAWIFS)以及一些傳統低分辨率遙感數據的延續和發展(FY-

3、VIIRS、MERIS)。數據的豐富和開放,降低了大范圍農情監測的數據成本,使得各類系統可以更多地使用遙感信息,同時多種新數據的協同使用,還可以提高農情監測的時效性。新數據的全面應用需要以方法研究為基礎,必須首先探討這些數據在農情遙感監測領域的適用性、能力及潛力,并最終通過數據源的更新實現系統監測能力的提升。新的對地觀測數據引入農情監測系統需要經過相當一段時間才能完成,如加拿大從AVHRR改成MODIS是2009年的事,其原因是農情監測需要多年數據的積累,用作多年的對比分析,另外是數據源本身是否能持續提供也是重要的因素。印度以本國的遙感數據作為主要數據源,其中的價值取向和經驗值得我們借鑒和學習。4 結 語

大范圍的可靠農情信息對農業市場及國家和國際相關政策的制定至關重要。而遙感是大范圍農情信息快速獲取的最有效技術手段。農情遙感技術經過30年的發展,已經取得了巨大的成就。建設運行化系統是大范圍農情遙感監測的必然,世界上一些國家和組織已經建立了若干區域或全球尺度的農情遙感監測系統,并開展了業務化監測,為相關部門和政府的決策提供了重要的依據。然而縱觀各個系統,遙感技術在大范圍農情監測中的潛力沒有得到充分的發揮,如作物種植面積監測中依然依賴大量的地面調查、單產預測仍然以農業氣象模型為主、旱情監測沒有得到足夠的重視等。隨著新數據的誕生、新監測技術的發展以及對全球尺度農情信息需求的不斷增加,遙感在農情監測及糧食安全領域還有更大的發展空間,其中提升遙感的 作用是未來一段時間內系統建設的主要內容。系統化

系統化是指在對監測技術進行流程化梳理的基礎上,進行軟件系統開發,形成業務監測系統平

農情遙感監測的工作頭緒很多,不同的區域重復性很大,數據處理的內容和方式多種多樣,而且處理的時效性又很強,因而往往需要加班加點完成處理工作,以提供及時的農情信息,對處理人員的素質要求很高。以往整個農情遙感監測過程依賴于多種專業軟件及其環境下開發的若干模塊,對系統操作人員的專業技能要求較高,導致系統運行效率不高、可執行性差。為了提高效率,實現業務化,在近5年里開展了大量系統化方面的工作,對處理流程進行系統化梳理和開發,形成工程化運行系統。通過系統化,形成標準化的處理流程,減少不確定因素的干擾,提高處理效率和可靠性。系統化主要體現在數據庫建設和集成化系統開發2個方面。在數據庫方面,以Oracle大型數據庫作為基礎服務器平臺,ArcSDE作為空間數據引擎,進行了全國及全球農情遙感監測數據庫的設計和開發,數據庫集成了遙感數據、統計數據、氣象數據、基

礎空間數據、監測結果數據等,可以進行農情遙感監測所涉及各類數據的存儲和管理。在集成化系統開發方面,分別設計開發了MO-DIS數據預處理系統、作物長勢遙感監測系統[15, 16]、農作物單產預測系統[17]、作物旱情遙感監測系統[18]、復種指數遙感監測系統、糧食產量預測系統。并根據區域的特點,將上述系統重新進行組織,形成省級農情遙感監測系統和縣級農情遙感監測系統,系統均采用CS模式,采用IDL進行開發,縣級農情遙感監測系統采用“IDL開發+VB封裝”,系統穩定性和性能得到了較大的提高。省級農情遙感監測系統的界面如圖4所示。

系統化的進行提高了系統運行效率(表1),目前監測工作僅需3名工作人員(不包括地面調查人員)就可以完成全國及全球26個糧食主產國的監測,與美國、歐盟及FAO的同類工作相比,可以使用較少的人員完成相同的監測任務。同時系統化還促進了系統的推廣和移植,使更多的用戶可以進行系統的操作和應用。3 獨立性

獨立性是指減少對農業統計的依賴,形成獨立的農情信息源,發揮遙感客觀的特點。系統化對系統運行效率的影響

基礎得出的結果缺乏獨立性,與統計分析結果在本質上沒有重大差別。為了提供獨立的信息服務, CropWatch必須在使用的數據和方法上具有獨立性,如果仍然依賴統計數據來建模,只能是“預測”統計數據。經過近5年的過渡,系統在農情監測的各個環節上都達到了較高的獨立性。作物單產預測方面,傳統的農業氣象模型和遙感指數模型依賴于作物單產統計數據,限制了模型

適用性,而統計數據中的誤差也會保留到預測結果中,更主要是不能獨立于統計數據。為獨立于統計數據,系統發展了基于“作物生物量—收獲指數”的單產預測模型[19]。該模型基于光合作用累積和作物生長水分條件的脅迫進行生物量估算,結合作物花期后的環境參數及綠度變化規律,進行作物收獲系數的估算[20]。該方法獨立于統計數據,并可以在全球尺度推廣(圖5)。系統在研發過程中在全國設立多個實驗區,基于地面觀測數據進行模型的標定及驗證。

作物種植面積遙感監測方面,利用遙感技術的發展提供的寬幅數據,對原來的基于2個獨立采樣框架的作物種植面積估算方法[21]進行了改造,利用寬幅數據進行全覆蓋提供作物的種植成數,方法具有很高的獨立性,特別是采用GVG農情采樣系統進行全國范圍的作物種植結構調查既客觀又精確。該方法的優點是充分利用了遙感數據的特點,滿足了業務化運行在精度和速度方面的雙重要求,并且作物種植面積估算的報告單元可以是縣級和省級。通過大范圍作物種植面積遙感監測方法的過程驗證與不確定性分析,確定了數據時相、抽樣率與影響覆蓋范圍、作物種植成數與作物種植結構對作物種植面積估算的誤差影響,建立了作物種植面積估算的誤差評估模型[22]。為了開展國外作物種植面積監測,研究了將中等分辨率遙感分類與高分辨率遙感分類數據相結合的大范圍作物種植面積估算方法;發展了基于高光譜作物生化參數的作物精細識別方法和以多頻率SAR數據同化為基礎的作物分類識別與作物種植面積估算技術,拓寬了不同頻率的SAR數據在農作物識別方面的融合應用[23];開展了光學遙感數據與SAR數據融合的作物識別方法研究,通過作物生化參數的分類識別和多頻率SAR數據的應用及集成,有望發展出作物精準識別方法,解決國外作物種植面積監測的難題。作物長勢監測方面,利用歷史同期數據,形成了作物苗情監測方法,發展了基于作物群體特征和個 體特征的作物長勢定量監測方法,結合作物生理生態參數(生物量、葉面積指數、高度、覆 目前由中國科學院遙感應用研究所建設和運行的“全球農情遙感速報系統”,是世界上開 展全球尺度農情遙感業務監測的主要運行系統之一,可以在中國和全球尺度提供作物長勢、單產、種植面積、產量和旱情等農情信息。自1998年建設至今,已經發展成為一個獨立運行、監測內容全面、技術先進、監測結果可靠,并具有快速響應能力的系統。系統的獨立性和運行效率,并在2008年春季雪災、汶川地震、2009年冬小麥種植區春季干旱、2010年西南大

旱等關鍵時期發揮了重要作用。詳細介紹了2005—2009年間在系統化建設、監測的獨立 性和系統的應用推廣等方面的進展,并對系統在“十二五”期間的發展重點進行了展望

第二篇：遙感在氣象中的應用

遙感在氣象中的應用

與傳統溫、壓、濕、風等常規觀測手段不同，遙感不僅是一項涉及觀測的技術，更是一門涉及綜合性探測的科學。遙感中的科學與技術交織在一起，遙感科學是遙感技術發展的先導，遙感技術反過來又促進遙感科學的深入。遙感借助輻射測量技術，通過科學算法反演出能夠準確反映大氣、陸地和海洋狀態的各種物理和生態參量，科學與技術的獨特結合方式為遙感學科的發展提供了強大的可持續發展生命力。

國際及我國衛星遙感應用

自1960年第一顆氣象衛星升空以來，氣象衛星無論是在科學上還是在技術上都有了很大的發展，衛星軌道從低軌道（極地軌道）發展到高軌道（靜止軌道），衛星探測器從可將光、紅外發展到紫外、微波，衛星擁有國包括美國、歐洲、日本、中國、俄羅斯、印度等國家，韓國也在著手落實自己的衛星發展計劃。隨著氣象衛星探測技術的發展和科學研究的深入，遙感集市在應用上取得了輝煌的成就。

我國氣象衛星遙感應用經歷了從單純接收國外衛星資料、學習國外衛星遙感技術到建立我國自己的氣象衛星觀測體系的發展過程。從1970年啟動氣象衛星發展計劃開始到現在，我們獨立自主地建設了極軌和靜止氣象衛星對地觀測系統。成為繼美國、俄羅斯之后、同時擁有極軌和靜止軌道氣象衛星觀測能力的國家。不僅如此，我們的風云一號C星和D星還具有全球觀測能力，可以在24小時內獲取全球陸地和海洋遙感數據。

衛星工程建設為衛星應用奠定了堅實的基礎，國民經濟的需求又促進了遙感應用服務的快速發展。從二十世紀七十年代以來，氣象衛星遙感資料在我國氣象、海洋、水文、航空、航海、農業、林業、牧業、漁業、環境保護、石油、軍事等領域發揮了重要作用。

遙感的氣象應用分類 天氣氣候

氣溫、降水

衛星可見光云圖可以監測熱帶氣旋以及云團的移動趨勢，一般白色表示太陽光反射強，灰黑的地方表示反射較弱。一般陸地表現為灰色，海洋表現為黑色，而冰雪和深厚云系覆蓋的地區一般呈白色。用紅外探測器可以計算各地晴空大氣

溫度和濕度的鉛直分布。微波輻射儀，可以探測云上和云下的大氣溫度和濕度的分布，以及云中含水總量和雨強的分布。

? 霧

遙感對大霧監測也非常有效，通過衛星遙感，實時監測各地霧情的變化，便于發出天氣預警和作出決策。利用衛星遙感監測大霧具有及時、宏觀的明顯優勢。圖像紋理信息反映了圖像的灰度性質及其空間關系。通過對霧的成因、輻射特性、霧遙感基本原理的闡述，結合中國FY-1D美/國NOAA系列極軌衛星資料通道特點，分析霧的圖像紋理信息，并依據霧在可見光波段和中紅外波段與云類不同的光譜特性，選用不同的光譜通道進行大霧監測。

? 氣候變化

利用遙感技術可以對氣候變化因子進行有效監測，可以對大范圍區域進行氣候的異常監測，熱紅外遙感可以利用熱紅外探測器收集、記錄地物輻射的熱紅外輻射信息，并利用這種熱紅外信息來識別地物和反演地表參數（如溫度、發射率、濕度、熱慣量等），包括季節到年際氣候預測--提高瞬時短期氣候異常變化的時間和空間預報準確性；長期氣候變化--決定長期氣候變化及其趨勢的機理和因素以及人類活動的影響研究

大氣監測

? 氣溶膠

氣溶膠是液態或固態微粒在空氣中的懸浮體系。遙感可以對氣溶膠監測從而對氣候做分析，監測氣溶膠的厚度、濃度、成分、屬性等信息。氣溶膠粒子能夠從兩方面影響天氣和氣候。一方面可以將太陽光反射到太空中，從而冷卻大氣，并會使大氣的能見度變壞另一方面卻能通過微粒散射、漫射和吸收一部分太陽輻射，減少地面長波輻射的外逸，使大氣升溫。

災害監測

? 海冰

我國的渤海和黃海北部每年冬季都會發生結冰，結冰程度直接影響海上油氣資源的開發、交通運輸、港口海岸工程作業等。利用可見光和紅外通道資料，結合海冰的光

譜特征，可以進行冰水識別和海冰信息提取，獲取海冰分布范圍、面積、冰型、密集度、外緣線等信息。地球兩極有將近3000萬平方公里的面積被海冰覆蓋，極低海冰監測隊極低海域的航道設計和海上航行安全保證非常重要。利用衛星的微波輻射計和散射計以及SAR數據，可以獲取極地區域海冰分布和變化情況。

? 凌汛

衛星遙感監測凌汛主要依據不同地物的光譜響應特征不同。在近紅外波段，潔凈水體的反射率遠比土壤和植被的反射率低，所以在衛星圖像上可以很容易地區分水體和非水體的界限。像黃河這樣泥沙含量較高的水體，其反射率的最大值移向可見光波段，但仍比土壤和植被為低。這樣，在衛星圖像上就能夠將發生凌汛的地點及其區域判讀出來，進而可以根據像元數估算淹沒范圍和面積。

? 干旱

通過遙感手段可以獲取地表蒸發量、作物表面溫度、土壤熱容量、土壤水分含量、植物水分脅迫及葉片含水量等 , 對作物生長的土壤含水狀況、作物缺水或供水狀況、植被指數等指標所反映的作物生長狀況的分析 ,間接或直接地對作物旱情進行研究。

目前比較成熟的遙感旱情監測模型有：植被指數模型、熱慣量模型、作物缺水指數模型、植被指數與地表溫度特征空間模型、微波模型、水文模型和氣象模型等。? 沙塵暴

研究表明,我國區域的沙塵暴與某些低云亮溫接近，但反射率不同。西北某些裸露地表與沙塵暴反射率接近，但其亮溫卻不同。所以，沙塵暴的監測就是利用其與云系、地表反射率及輻射率的差異進行的。目前，利用可見光和紅外多光譜衛星通道信息判別沙塵暴仍是較好的方法之一，而夜間還難以進行沙塵暴的觀測。? 火災

地面物體都通過電磁波向外放射輻射能，不同波長的輻射率是不同的，通常，溫度升高時，輻射峰值波長移向短波方向。從氣象衛星監測到的火災發生前后來看，當地表處于常溫時，輻射峰值在傳感器的、通道的波長范圍，而當地面出現火點等高溫目標時 ,其峰值就移向通道，使通道的輻射率增大數百倍，利用這一原理，通過連續不斷地觀測，就可以及時發現火點。當火災發生后，可以通過衛星接收到的彩色圖象獲取火災現場情況和過火面積，以便客觀、準確評估火災損失，組織救災。

MODIS全球自然火災遙感影像

? 臺風

加強臺風的監測和預報，是減輕臺風災害的重要的措施。對臺風的探測主要是利用氣象衛星。在衛星云圖上，能清晰地看見臺風的存在和大小。利用遙感集市上的衛星影像可以確定臺風中心的位置，估計臺風強度，監測臺風移動方向和速度，以及狂風暴雨出現的地區等，對防止和減輕臺風災害起著關鍵作用。

第三篇：海洋遙感的應用與展望（本站推薦）

海洋遙感的應用與展望

摘要:海洋遙感利用電磁波與大氣和海洋的相互作用原理觀測和研究海洋,以海洋及海岸帶作為監測、研究對象,具有快速、多波段、周期性、大面積覆蓋等觀測能力的空間遙感技術。回顧了海洋遙感發展的4個階段,介紹了海洋遙感在海洋資源環境調查、動態監測以及海洋污染等方面的應用。最后,提出了海岸帶遙感動態監測技術的精確化和定量化研究、海洋遙感地理信息系統建設以及海洋小衛星遙感的應用是未來海洋遙感研究和應用的重點。

海洋覆蓋地球面積的71%,容納了全球97%的水量,為人類提供了豐富的資源和廣闊的活動空間,“海洋是全球生命支持系統的一個基本組成部分,是一種有助于實現可持續發展的寶貴財富”(聯合國《21世紀議程》,1992),開發利用海洋對人類生存與發展的意義日顯重要。多年來國內外投入了大量的人力、物力和財力,利用先進的科學調查技術以求全面而深入地認識和了解海洋,指導人們科學合理地開發海洋、改善環境質量。傳統的海岸調查在資料獲 取、信息處理等方面存在較大局限,主要表現在海岸環境的進入性與通達性較差;近海和海岸環境復雜多變,難以進行多變量同步控制觀測;海岸環境變化周期長、信息量大,難以取得理想的可控制數據,在實時處理上也有很大困難。因而,常規的海洋觀測手段不可能全面、深刻地認識海洋現象,也不可能掌握全球大洋尺度的過程和變化規律。在海洋資源開發、全球性環境變化監測、海洋權益的維護及沿海地區的綜合開發和管理上,都需要有一種新的海洋觀測技術替代或補充傳統的常規海洋調查方法,而海洋遙感所具有的大范圍實時同步、全天時、全天候多波段成像技術優勢可以快速地探測海洋表面各物理參量的時空變化規律。海洋遙感(Oceanographic Remote Sensing)是指以海洋及海岸帶作為監測、研究對象的遙感,包括物理海洋學遙感,如對海面溫度、海浪譜、海風矢量、全球海平面變化等的遙感;生物海洋學和化學海洋學遙感,如對海洋水色、黃色物體、葉綠素濃度等的遙感;海冰監測,如監測海冰類型、分布和動態變化;海洋污染監測,如油膜污染等。海洋遙感是利用電磁波與大氣和海洋的相互作用原理觀測和研究海洋的,其內容涉及到物理學、海洋學和信息科學等多種學科,并與空間技術、光電子技術、微波技術、計算機技術、通訊技術密切相關,是20世紀后期海洋科 學取得重大進展的關鍵學科之一,形成了從海洋波譜分析到海洋現象自動識別等一套完整的理論與方法。海洋遙感與常規的海洋調查手段相比具有許多獨特的優點:首先,它不受地表、海面、天氣和人為條件的限制,可以探測地理位置偏遠、環境條件惡劣等不能直接進入的海區;其次,它的宏觀特性使它能進行大范圍海洋資源普查、海洋制圖以及海冰、海洋污染監測;第三,能周期性地監測大洋環流、海面溫度場的變化、魚群的遷移、污染物的運移等;第四,多波段、高光譜海洋遙感可以提供海量海洋遙感信息,開拓人們的視野;第五,能達到同步觀測風、流、污染、海氣相互作用,并獲取能量收支信息。發展回顧

海洋遙感的發展過程,大致經歷了4個階段: 第1階段(1957~1970年)是起步階段。

自從1957年前蘇聯發射了第一顆人造地球衛星以后,人類就步入了太空時代,空間海洋觀測是人類空間計劃中最早的項目之一。1960年4月1日,美國宇航局(NASA)發射了第一顆氣象衛星TIROS-Ⅰ(泰羅斯),其熱紅外圖像能夠顯示無云海區豐富的海面溫度信息,衛星數據由此成為海洋學研究的新的信息源。隨后發射的TIROS-Ⅱ衛星,開始涉及海溫觀測。1961年美國執行水星計劃,宇航員有機會在高空親眼觀察海洋。其后,Gemini與Apollo宇宙飛船獲得大量的彩色圖像以及多光譜圖像。盡管這些航天計劃主要試驗目的是空間技術,但它已展現了從空間觀測和研究海洋的潛力。第2階段(1970~1977年)是探索階段。

主要利用氣象衛星、陸地衛星探測海洋。1969年NASA在Williams大學召開研討會,推動了1973年Skylab航天器和1975年GEOS-3衛星高度計的研究。以此為基礎,NASA研制了一系列高分辨率多光譜掃描儀,主要裝載在Landsat系列衛星上,提供了大量有關河口和沿岸海域的水色及渾濁度信息。此后美國海洋大氣局(NOAA)在1972~1976年發射了NOAA-1、2、3、4、5衛星,裝載有紅外掃描輻射計和微波輻射計,用以估計海表溫度和大氣溫度、濕度剖面等。

第3階段(1978~1984年)為海洋衛星試驗階段。

1978年海洋遙感較為活躍,NASA這一年共進行了25次衛星發射,與海洋有關的主要有噴氣動力實驗室(JPL)研制的Seasat-A衛星,Goddard空間飛行中心(GSFC)研制的氣象衛星TIROS-N和雨云衛星Nimbus-7衛星,它們充分展現了衛星對海洋的監測能力。以上三顆衛星構成了海洋衛星的三部曲,它標志著海洋衛星遙感新紀元的開始。繼美國第一顆海洋衛星發射以后,世界各國對發展海洋衛星遙感發生了濃厚的興趣,陸續開始研究并發射與海洋觀測相關的衛星。

第4階段(1985年至今)是海洋衛星應用研究和業務使用階段。

在此期間,共發射了多顆海洋衛星,包括海洋地形衛星,海洋動力環境衛星及海洋水色衛星。除此之外,還在其它衛星上搭載海洋探測器,開展了卓有成效的海洋遙感應用研究。近年來世界發達國家在制定對地觀測衛星計劃及海洋發展規劃中,均把海洋衛星及其應用列為優先發展的高新技術領域。可見,進入20世紀90年代以來發射的海洋衛星及應用于海洋探測的航天遙感器越來越多,精度越來越高,不僅可以探測影響海洋生態環境的水色要素、懸浮泥沙、葉綠素和污染物等懸浮體的分布場及動態變化,而且可以探測海面動力場、海洋策略場和海面地形,探測目標為海面風場、浪場、流場、溫場、海面拓撲與冰面拓撲等,為海洋研究提供了可靠的技術手段。

2.應用

2.1 傳感器

海洋衛星傳感器根據地物電磁輻射原理獲取海洋信息。傳感器按工作方式可分為主動式和被動式兩種,被動傳感器主要有多光譜掃描儀、沿岸水色掃描儀、熱紅外輻射計、掃描式多通道微波輻射計和照相機等;主動式傳感器主要包括雷達高度計、微波散射計、合成孔徑雷達等。按工作波段可分為可見光、紅外、微波遙感器,其中,可見光傳感器只能探測無云時的海洋信息,紅外傳感器所探測的波段比可見光具有較強的穿透力,用它可以估計云頂溫度、監測海面溫度和沿岸海流;微波傳感器能透過云層探測目標,由于水體本身對微波有強烈影響,所以依據微波資料可以清晰顯示活動的降雨區,獲得全球海洋降雨率,并能清晰地反映颶風區和其他猛烈天氣過程引起的詳細降雨結構。

2.2 主要應用領域

海洋遙感主要應用于調查和監測大洋環流、近岸海流、海冰、海洋表層流場、港灣水質、近岸工程、圍墾、懸浮沙、淺灘地形、沿海表面葉綠素濃度等海洋水文、氣象、生物、物理及海水動力、海洋污染、近岸工程等方面。遙感監測已成為海洋及海岸帶主要的監測手段和信息源,應用一些衛星資料與遙感數據主要開展了以下工作: 海洋動力遙感觀測、海洋水準面、淺水地形與水深遙感測量、海洋水色遙感、海洋污染監測、海冰觀測。

3.展望

根據遙感技術發展趨勢及未來航天器的發射情況,海洋遙感必將在全球性氣候變化研究、熱帶海洋、極地海洋與海冰、海洋生產力與生態系統、海氣相互作用、海洋災害預報、海洋漁業及海岸帶管理等方面發揮重要作用。包括海岸帶遙感動態監測技術的精確化與定量化、海洋遙感信息系統(MARSIS)的建設、小衛星海洋遙感前景廣闊。

第四篇：氣象雷達與衛星遙感在農業方面的應用

氣象雷達與衛星遙感在農業方面的應用

摘要：隨著時代的進步，科技的發展，氣象雷達與衛星遙感在不同領域都發揮著巨大的作用。農業遙感對世界許多國家的農業生產、糧食安全、進出口調整、農業政策及計劃制度、以及保護國家利益等方面都起到了巨大的作用。

關鍵字：氣象雷達，遙感技術

一、氣象雷達

1、氣象雷達的工作原理

雷達發射機產生電磁能量，雷達天線將電磁能量集中形成向某一方向傳播的波，由雷達

4天線以電磁波的方式輻射出去，電磁能在大氣中以光速（29.98×10km/s）傳播。當傳播著的電磁波遇到了目標物后便產生散射波，而且這種散射波分布在目標周圍的各個方向上。其中有一部分沿著與輻射波相反的路徑傳播到雷達的接收天線，被接收的這一部分散射能量，稱為目標的后向散射，也就是回波信號，對這種回波信號的檢測可以確定目標的空間位置。雷達是用測量回波信號的延遲時間來測量距離的。假設目標離開雷達的斜距用R表示，則發射信號在R距離上往返兩次經歷的時間用Δt表示，目標的斜距R便可由下式給出（1/2）cΔt，其中c為光速。雷達測量目標的方位角和仰角是依靠天線的定向作用去完成的，它輻射的電磁波能量只集中在一個極狹小的角度內。空間上任一目標的方位角和仰角，都可以用定向天線輻射的電磁波束的最大值（即波束的軸向）來對準目標，同時接收目標的回波信號，這時天線所指的方位角和仰角便是目標的方位角和仰角。雷達天線裝在傳動系統上，可以固定方位角而在仰角范圍內掃描，或固定仰角而在方位角范圍內掃描，從而可以得到各個方向和探測距離內目標的信息。

世界上最高的氣象探測站

2、氣象雷達的組成

典型的氣象雷達的主要由發射系統、天線系統、接收系統、信號處理器和顯示系統等部分組成。電子線路組成部分見下圖

3、氣象雷達在農業方面的應用

無論是農業氣象監測、農業氣象情報、農業氣象災害防御，農業氣候區劃及資源開發利用、農作物產量預報等方面，我國氣象工作者都開展了大量卓有成效的工作，為保障和促進我國農業生產做出了顯著貢獻。農業氣象業務已成為現代氣象業務體系中最重要的領域，而我國基層的氣象為農服務又是其中最基礎、最不可或缺的部分

在實施人工增雨(雪)、人工防雹及森林滅火中,采用雷達進行時實天氣跟蹤探測,可以有效監測云雨過程的發生和演變規律[1],是不可缺少的重要工具。目前,隨著氣候變暖,災害性天氣,如冰雹、洪水、干旱和森林火災等時有發生。在氣象應急服務時,快速應對異常天氣變化,及時準確地提供

二、衛星遙感

1、遙感技術在國際農業上的應用狀況

在農田信息采集和服務方面充分應用了衛星遙感系統。

1）在農業資源清查、核算、評估與監測方面．遙感系統強大的圖形分析與制作功能，可編繪出土地利用現狀圖、植被分布圖、地形地貌圖、水系圖、氣候圖、交通規劃圖等一系列社會經濟指標統計圖，也可進行多種專題圖的重疊而獲得綜合信息．實現對具有時空變化特點的農業資源存量和價值量的測算以及資源現狀、潛力和質量的客觀評估．從而真實反映農業資源狀況，為科學利用和管理農業資源提供強有力的決策依據。

2）在農業區劃方面，遙感系統通過構建區劃模型，進行不同區劃方案空間過程動態模擬與評價，可使農業區劃從野外調查、資料收集、信息處理、計算模擬、目標決策、規劃成圖到監督實施全過程實現現代化。

3）在土地資源與土地利用研究方面，遙感系統能方便獲取資源數量和質量變化，提供研究區域土地面積、土壤特性、地形、地貌、水文、植被及社會、經濟及自然環境的真實信息，直觀反映土地利用現狀、利用條件、開發利用特點和動態變化規律。

年降水量分布圖

4）在作物估產與長勢監測方面，遙感系統多時相影像信息．可反映出宏觀植被生長發育的節律特征，可通過對各種數據信息空間分析，識別作物類型，統計量算播種面積，分析作物生長過程中自身態勢和生長環境的變化，構建不同條件下作物生長模型和多種估產模式，根據各種模型預估作物產量。

5）在農業災害預警及應急反應方面，遙感系統可追蹤害蟲群集密集、飛行狀況、生活習性及遷移方向等．通過分析處理，可給出農作物病蟲害發生圖、分布圖及可能蔓延區圖，為防蟲治害提供及時、準確、直觀的決策依據。另外，可實現洪澇災、旱災、水土污染等農業重大災害預測預報、災情演變趨勢模擬和災情變化動態、災情損失估算等，為防災、抗災、救災預警及應急措施提供準確的決策信息。

6）在農業環境監測和管理方面，遙感系統能夠對農業資源環境質量變化進行動態監測，及時發現情況進行預警：能夠建立農業資源環境空間數據庫，管理、分析和處理環境數據，高效匯總、汲取有用的決策信息；能夠建立若干環境污染模型，模擬區域農業資源環境污染演變狀況及發展趨勢。

農業氣象與遙感監測

2、遙感技術展望

1）高光譜傳感器的應用

美國目前正在對高光譜傳感器進行礦產、油氣、環境及農業等4大領域的應用試驗。人們希望通過高光譜遙感數據對主要作物生物化學參數的高光譜遙感監測以及設計水稻、棉花和玉米不同播種期處理的試驗．獲取不同生育期的生物化學和相應的高光譜反射數據．分析和研究這些作物在不同發育期的高光譜反射特征及其與生物化學參數的關系．確定能反映它們生物化學參數的高光譜遙感敏感波段：提取對應不同生物化學參數的高光譜遙感特征參數：摸索不同生物化學參數的高光譜遙感監測方法．建立其估算模型。高光譜和超高光譜傳感器的研制和應用．將是未來遙感技術發展的重要方向。

2）發展新的遙感信息模型

遙感信息模型是遙感應用深入發展的關鍵．應用遙感信息模型．可計算和反演對實際應用非常有價值的農業參數。在過去幾年中．盡管人們發展了許多遙感信息模型，如綠度指數模型、作物估產模型、農田蒸散估算模型、土壤水分監測模型、干旱指數模型及溫度指數模型等．但遠不能滿足當前遙感應用的需要．因此發展新的遙感信息模型仍然是當前遙感技術研究的前沿。如收集整理前人大量研究結果．進一步分析明確決定水稻品質的主要生化組分及其與品種和環境條件之間的關系．建立植株葉綠素、氮素及水分等主要環境因子與籽粒蛋白、淀粉特性相關的農學機理和模型．著重研究水稻營養器官碳氮庫、碳氮運轉效率與籽粒品質指標間的關系；構建水稻品質特征光譜參量識別模型、光譜反演模型和水稻品質光譜數據庫．建立基于光譜數據庫的多尺度(光譜、空間、時間)、多平臺(地面平臺、衛星平臺)水稻品質遙感信息模擬與評價模型：建立農學模型與遙感模型之間的鏈接模型．開發出具有預測預報功能的水稻品質光譜和衛星監測信息系統。并以優質高效為目標．建立基于遙感信息的調優栽培體系及預測預報系統。

3）綜合應用遙感技術防治病蟲害

對全世界的蝗蟲主要源地．利用陸地衛星監測滋生狀況．利用航空雷達追蹤飛蝗路徑．利用氣象衛星確定風向界面．加以圍堵殲滅。綜合應用遙感技術防治病蟲害．對我國西部經濟開發．東部濕地保護．都是大有作為的應用新領域。4）微波遙感技術

微波遙感技術是當前國際遙感技術發展重點之一，其全天候性、穿透性和紋理特性是其他遙感方法不具備的。利用這些特性對解決海況監測．惡劣氣象條件下的災害監測以及冰雪覆蓋區、云霧覆蓋區、松散層掩蓋區及國土資源勘查等將有重大作用。

總之．近年來遙感技術越來越受到各國的普遍重視．世界遙感技術面臨著突飛猛進的發展．新的傳感器將使遙感技術應用的領域進一步拓寬．監測精度不斷提高．新的遙感處理軟件將使科技人員的工作效率大大提高．使綜合使用各種遙感資料變為可能。隨著人們對遙感技術的重視進一步提高．遙感技術在農業上將得到更加廣泛的應用。

三、總結

農業是國民經濟的基礎，農業生產和氣象條件有著非常密切的關系，特別是北方地區旱澇、風暴等氣象災害對農業生產影響很嚴重，同時農村又是遭受氣象災害最為嚴重的地區。加快發展現代農業，建設社會主義新農村，保障糧食生產，氣象服務在其中具有重要作用。同時，還必須重視合理利用氣候資源，強化氣象科技的支撐，面對新農場建設的需求，必須完善農業氣象服務體系和農村氣象災害防御體系，大力發展農村公共氣象服務，充分發揮氣象在防災減災、應對氣侯變化和利用氣候資源中的作用，有效防御氣象災害，確保農業增產、農民增收。

參考資料：

1、百度百科，《氣象雷達》

2、百度百科，《衛星遙感》

3、楊淑芳，《農業展望》，2008

第五篇：遙感在旅游規劃中的應用

遙感技術在旅游規劃中的應用

摘要:遙感技術是高新技術，目前在許多領域得到了廣泛應用，具有宏觀、動態、綜合、快速的特點。遙感技術在旅游開發中的應用，包括利用遙感影像測定旅游區所處的地理環境和地理位置、清查旅游資源的數量和質量；制作旅游規劃基礎底圖；利用虛擬現實技術和遙感數據進行動態的旅游規劃；作為地理信息系統的最強大數據源，開發旅游地理信息系統，為旅游決策服務等。本文就遙感數據在旅游開發中的各個階段的應用現狀進行了簡單的介紹。

關鍵詞：遙感技術；規劃；旅游資源開發；

旅游規劃是指在旅游系統要素發展現狀調查評價的基礎上,針對旅游系統的屬性、特色和發展規律,并根據社會、經濟和文化發展的趨勢,以綜合協調旅游系統的總體布局、系統內部要素功能結構以及旅游系統與外部系統發展為目的的戰略策劃和具體實施。遙感技術是一門新興綜合性科學技術,它集中了空間、電子、光學、計算機、生物學和地理學等科學的最新成就,是現代高新技術領域的重要組成部分。它是對自然資源重要的宏觀調查手段和信息源,具有宏觀、動態、綜合、快速等突出優點。傳統的對旅游資源的調查方式費時、費力,且研究精度不高。目前隨著遙感空間分辨率、光譜分辨率的提高和應用領域的不斷擴大,遙感技術在旅游規劃中得到了廣泛應用。

一、遙感技術的特點

衛星遙感技術(RS)隨著空間技術和計算機技術的發展經歷了30多年的發展,目前正進入一個能快速、及時提供多種對地觀測及測量數據的新階段。衛星遙感圖像的空間分辨率和時間分辨率都有很大提高。利用CCD陣列傳感器可達到1ｍ的分辨率,軍用甚至達到10cm的分辨率。遙感技術一系列的特點,具有應用和發展的潛力。

遙感技術具有以下特點:

1.探測范圍大,具有綜合、宏觀的特點。采用高空鳥瞰的形式進行探測,居高臨下獲取的衛星圖像,跨越了交通地形地物阻隔的影響。在衛星圖像中,各種景區景觀一覽無余,為分析研究各種旅游景點之間的關系及其相互影響,提供了更為有利的條件和基礎,提高了調查的全面性和徹底性。

2.以遠離觀察對象的方式進行探測。因它不接觸研究對象本身,因而也不損害研究對象及其環境條件,保證了獲取信息資料的客觀性、可靠性。這一點對旅游資源的原始環境狀況變化監測尤為重要和寶貴。

3.具有“多點位”、“多波段”、“多時相”、“多高度”的遙感資料獲取和“多次增強”的遙感信息處理的特點。應用遙感技術的這些特點可以快速、準確、全面、經濟、有效地獲取調查數據,能及時掌握旅游資源現狀,監測其數量、質量動態變化,為旅游規劃提供基礎數據。

4.可直接進入數據庫。TM數字影像的最大優點是不受成圖比例尺的限制,可直接在計算機上提取信息,生成矢量圖,并自動地量算面積,生成旅游規劃地圖,或建立旅游導游圖,為進入旅游信息系統數據庫或為建立相關的數據庫提供基礎數據。

二、遙感技術在旅游規劃中的應用

遙感技術具有的宏觀、動態、綜合、快速、廉價的特點,改變了傳統的旅游規劃的方式。遙感影像能反映景區的全貌,使規劃人員能從宏觀整體的層次了解景區概況,對風景區進行整體規劃。能夠直接利用遙感影像制作旅游規劃地圖和直接讀取信息,改變了傳統的作圖方式。

(一)、遙感技術在旅游資源調查中的應用

旅游資源作為旅游規劃的主體,由于下覆地形、構造的不同,形成獨具特色的區域性的旅游資源。而由各類自然因子組合而成的自然景觀又因時間的變化,在色彩,形態,氣勢上都有不同的景觀組合,具有空間地域性,季節性和綜合性等特征。而遙感技術所具有的多時相的特點,清楚地反映了旅游資源在時間序列上的變化過程,在旅游資源的調查評價與開發中發揮了很大的作用。旅游資源地域分布廣,變化快和信息量大,傳統的旅游資源調查方式是野外人工調查和測量,工作效率低、費時、費力,地勢險峻地區調查人員無法進入而成為死角。而應用遙感技術,根據遙感多波段信息的差異,建立對應解譯標志,分類識別出不同的旅游資源類型,即可分別進行各資源的數量、質量和分布特征的分析評價,并可在人跡罕至、不便調查的地區達到同樣的效果。進一步還可利用遙感技術視域廣、便于進行區域對比的特點,分析單項旅游資源之間的相互關系及其空間組合特征。在旅游資源調查中發揮優勢,結合實地檢驗,進一步提高了旅游資源調查的質量與速度。

國內已有專家學者運用遙感技術進行旅游資源調查,如張宏群等運用TM、CBERS-1影像資料對黃果樹風景區自然旅游環境狀況的調查；方洪賓運用TM影像對海南島的旅游資源的分布狀況進行系統解譯分析，指出旅游資源分布北多南少，東多西少的分布不均衡性。這些研究都證明遙感技術運用在旅游規劃的可行性和適宜性,為旅游學的發展提供了強大的動力。

（二)、遙感技術在旅游規劃底圖中的應用

進行旅游規劃須要大量的規劃底圖,常規的方法是把一定比例尺的地形圖掃描到計算機里,做成數字化底圖,特定內容的專題信息覆蓋在底圖之上。而遙感影像地圖是一種以遙感影像為基礎內容的一種地圖形式。根據所選取的遙感圖像直接判讀出有關專題內容制作成基礎底圖。特點是內容豐富,形象直觀,具有遙感影像和地圖的優點。有2種表現形式—二維(平面)和三維(立體)遙感旅游圖。

目前國內己有幾個地區制作了遙感影像導游圖,如桂林工學院利用Landsat衛星影像編制了桂林導游圖。北京市測繪院也利用Landsat一5號衛星的TM影像繪制了《北京衛星影像旅游地圖》。1997年西南林學院運用Landsat-5的TM4、3、2合成的假彩色影像進行遙感調查,從影像上能看到金沙江、瀾滄江和怒江“三條大江向南奔騰并進”的壯觀場面,其中金沙江還回首北流。

(三)、遙感技術與虛擬現實技術結合在旅游規劃中的作用

虛擬技術是運用計算機通過人機交互界面為使用者提供可以進入的虛擬環境。在虛擬技術的導向下,可以沉浸,查詢、瀏覽虛擬環境中的物體,輔助用戶進行分析、評價、規劃。在旅游規劃中,把遙感技術與虛擬技術相結合,利用衛星航片和實測的數據建立地形地貌模型庫,加上人文景觀數據,建立規劃景區,使規劃

人員能以真實的感覺走進虛擬的景區中。如可感受到游覽路徑是否恰當、涼亭是否遮擋視線、污染企業設置在什么地方對旅游地影響最小等,使規劃人員認識、判斷各種規劃方案的優劣,先期檢驗方案的實施效果。虛擬現實技術能使規劃人員借助各種設備感覺信息空間所反映的現實世界,并在旅游地的各種虛擬景觀環境中選出最佳設計方案。另外,運用遙感和虛擬技術相結合可以再現不存在的旅游景觀,如原三峽風景區的虛擬游。

(四)、遙感技術與地理信息系統相結合的旅游規劃信息系統 旅游規劃信息系統是一個運用地理信息系統(GIS)、遙感技術(RS)、多媒體信息等技術對旅游規劃相關信息進行收集、存儲、分析、管理、維護及輔助決策支持的系統。TPIS是為旅游規劃服務的,通過對旅游規劃地所需各種自然、人文、社會經濟等方面信息的存儲,并結合專家知識庫、數學模型及旅游規劃的政策法規,進行快速準確的數據處理與分析,從而輔助規劃設計,達到自動或半自動地完成旅游規劃中的復雜工作。因而它改變了傳統的、靜態的、二維的旅游規劃方式,實現了動態的、網絡化的、四維的規劃方式,提高了旅游規劃的科學性和可操作性。

三、結論

雖然遙感技術在旅游規劃中得到了一定程度的應用,但應用速度并沒有跟上遙感技術的發展速度。從國內外文獻資料來看,目前各景區主要利用航片和低分辨率的衛星影像數據,而關于高分辨率衛星遙感數據如IKONOS、QUICKBIRD等在旅游業中的應用幾乎沒有。遙感技術作為新的科技手段,在旅游規劃中有著巨大的發展潛力和發展前景。所以將遙感技術應用到旅游資源調查評價、旅游規劃及旅游信息系統創建等,將是旅游業發展的必然趨勢。

參考文獻：

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