智慧农业 | 农业遥感的类型

最近，遥感等先进技术在农业中的应用日益增多与传统的农耕方式相比，如今的农业实践更为有效、连贯和高效。例如，农作物产量估计，可以应用于种植过程的各个方面，从而实现理想的产量和更好的收成。为了保证更高的产量，农民需要确保作物的最佳生长状况。然而，使用传统系统限制了更大区域的观察，因为农民需要亲自到田间查看作物情况。最近的技术创新为农民提供了多种方法，使他们能够毫不费力地监测更大区域内的作物情况。

定义：遥感是一个从远距离收集关于地球表面或其他物体信息的研究和技术领域。它利用各种设备和传感器，如卫星、飞机和无人机，收集数据，而不与目标进行物理接触。

简单来说，它使用先进设备从远距离监测土地。包括一块土地的物理特征，这个过程通过估算从土地产生和反射的辐射来工作，通过构建土地的影像资料，帮助专家判断土地的具体情况。这些电磁波包括可见光、红外线和微波辐射。通过分析辐射的特性，能够提取有关地面特征和变化的宝贵信息。遥感在各个学科中有广泛的应用，包括环境监测、农业、城市规划和灾害管理。它提供了一种宏观角度，大面积观察和研究地面的手段。

为了在竞争激烈的市场中促进作物生长并增加产量，生产者倾向于利用最新的技术。为了保证最大的产量，农民需要作物保持最理想的健康状况，而使用遥感技术观察大片区域内作物的生长状况变得简单得多。

从该过程中收集的数据支持精准农业，使农民能够实现作物的高产。一些常见的遥感应用包括：

随着传感器技术、图像处理算法和数据分析方法的不断进步，遥感技术也在持续发展。随着高分辨率卫星影像的日益普及以及遥感数据与地理信息系统（GIS）的整合，遥感技术的应用和潜力正在不断扩展，这有助于我们更好地了解地面信息，并为决策制定过程提供数据支撑。

遥感技术的工作原理是通过远距离捕捉和分析地球上物体或表面发射或反射的电磁辐射。以下是遥感技术工作机制的简化解释：

值得注意的是，遥感技术既可以采用被动传感技术，也可以采用主动传感技术。被动传感器检测地球表面反射或发射的自然能量（例如，阳光）。而主动传感器则发射自身的能量（例如，雷达脉冲），并测量反射回来的能量。

遥感技术在农业中的应用是通过一段时间内不同设备收集的信息来工作的。收集到的数据可用于分析作物和产量的不同方面。这种分析用于对作物种植管理进行调整，以确保最大产出。该过程可用于进行各种分析，并据此实施相应措施。农民经常面临的威胁包括作物病虫害和杂草。在农业中，遥感技术可以帮助早期发现这些问题，并警告农民采取必要的对策，以确保作物的健康。为了在不同类型的土地上执行这一过程，会使用各种设备和传感器。

在农业中，遥感技术涵盖了收集和分析作物及农业景观数据的各种方法。以下是农业中常用的一些遥感类型：

这些不同类型的遥感技术提供了互补的数据来源和功能，有助于全面理解农业系统。通过整合和分析来自多个来源的数据，农民、农学家和研究人员可以深入了解作物健康、生长、营养状况、水管理和其他对有效农业管理至关重要的因素。

各种类型的传感器被一起使用，以收集不同大小地面上的各种信息。传感器基本上按其物流类型进行分类。有卫星传感器、航空传感器和地面传感器。这些传感器还可以进一步分类，例如地面传感器，它们可以有不同的配置。有手持式地面传感器，有车辆安装式地面传感器，比如安装在拖拉机上的传感器，还有自立式地面传感器，通常安装在电杆或其他承载物上。

地面传感器：通常用于检查营养水平、土壤湿度和天气状况。通过使用这些传感器，可以对肥料使用和灌溉进行许多调整，以保持高产。

航空传感器：随着无人机的普及，航空传感器已经变得相当实惠和易于获取。这些航空传感器可以在低空长时间巡航，拍摄土地的高分辨率照片，并收集其他传感器数据。通过这些传感器收集的数据可以帮助检测杂草、估算产量，以及进行其他详细分析，如测量土壤盐度和叶绿素含量。尽管航空传感器已经变得实惠且易于获取，但在强风和多云天气下，它们仍然无法正常工作，这是其使用的一个缺点。

卫星传感器：在所有传感器平台中成像的最远。在农业中使用卫星成像有助于监测大片土地，并检查作物状况。在自然灾害发生后，它可以帮助计算损失并估算作物产量。世界各地已经开始向公众开放卫星成像，未来卫星遥感的使用会变得更加容易。

通过识别农作物领域的光学信号，传感器能够传递有助于推断植物健康状态的信息。通过传感器提供的精确数据查看植物的反射光线，可以测量植物的叶绿素水平，农民据此可以确定植物营养缺乏或健康问题。普通光学传感器能够提取简单数据，但要获取复杂信息，就需要使用红外线和短波传感器。

如果叶片内部受损，叶子在红外光谱中的光反射会发生变化，这同样也能表明水分含量是否充足。在农业遥感领域，最可靠的模型之一被称为归一化植被指数（NDVI）。

通过红外和近红外传感器，NDVI模型能够轻松识别受损作物，这为农民提供了更多的反应时间，以便采取有效对策来挽救作物。这些传感器同样可以用于检查土壤健康状况和测量土壤盐分。含有过多盐分的土壤在红外光谱中通常会显得更亮，这有助于识别出需要更多灌溉和处理的土壤。热传感器的使用有助于优化灌溉系统。任何热源发出的热量在红外光谱中都会以较浅的颜色显示出来。灌溉后，农民可以派一架搭载长波红外（LWIR）传感器的飞行器飞越他的田地，检查哪些区域因灌溉系统不佳而散发热量，从而解决灌溉框架中存在的问题。卫星传感器能够覆盖各种功能。由于它们能够避开气候条件，因此非常适合农业观测。除了雷达和微波传感器外，卫星上的GPS还能提供精确的定位信息，这对于自动操作农业设备和自动驾驶农用车辆等农业创新至关重要。

遥感技术通过提供有价值的信息和见解，在农业中发挥着至关重要的作用，有助于改进作物管理、提高生产力和实施可持续农业实践。以下是遥感技术在农业中的一些关键应用：

遥感技术在园艺中的一个关键用途是评估作物播种区域。来自航空和卫星传感器的数据提供了对种植区域的精确分析，并在发生灾害或灾难时有助于进行风险评估。

农民和农学家能够监测大面积农作物的健康状况和生长活力。通过分析卫星或航空图像，他们可以检测到压力、营养缺乏、疾病爆发或害虫侵扰的早期迹象。这一预警系统使得人们能够及时进行干预和有针对性的治疗，减少作物损失，优化资源配置。

结合统计模型，这些数据有助于估计和预测作物产量。通过分析植被指数，并监测冠层覆盖和生物量等因素，农民可以预测潜在的产量变化，并据此作出明智的决策，涉及收获、储存和销售他们的农产品。

GIS（地理信息系统）遥感技术在农业中的应用使得在大面积范围内早期识别作物污染和害虫攻击变得更为简单。这为生产者提供了足够的时间来采取任何应对措施，以保障作物免受重大损失。这种可能性是通过卫星成像和检查来实现的。

确保作物产量稳定的关键因素可能是对土壤的适当支持。土壤直接影响收成。农场管理或农业系统的任何决策都会导致土壤变化，进而影响土壤的生产能力。通过使用遥感技术，可以识别土壤特性，如土壤盐分、土壤pH值、有机质水平和土壤质地等。然后可以对这些数据进行分析，以进行任何重要的土壤处理。土壤湿度测绘可以对土壤中的水分含量进行精确评估，这有助于对灌溉系统结构进行任何改进。

水是农业中的关键资源，在优化其使用中发挥着至关重要的作用。通过评估植被水分含量和蒸散率，可以帮助农民确定作物的精确用水需求。这些信息使他们能够实施高效的灌溉策略，减少水资源浪费，并确保作物获得充足的水分以实现最佳生长。

通过卫星传感器和地面传感器收集的数据，可以帮助提供大量确切信息，以进行准确的损失评估。在因过量降雨导致洪水泛滥的情况下，排水设施不佳的地区有发生水涝的风险，这会导致作物和产量的基本损失。损失评估有助于进一步规划损害控制和应对措施，从而将损失降到最低。

遥感技术在农业中可以协助评估和预测自然灾害风险。利用传感器提供的信息和常规风险的行为特征，这需要进行风险制图和通过估计危险来计算风险，这些工作通过电脑模拟的灾害模型来完成。在历史信息和从不同传感器收集到的当前信息的帮助下制作的遥感地图，有助于确定高洪水风险的地区，并给这些地区打上较高的危险评级。这有助于农业生产，因为风险评级较高的地区将不会被用于种植，而是会得到更好的防洪处理，以应对接下来的季节。

无人机图片分析被用于作物评估，以检测冰雹灾害造成的损害、树木数量以及情况。无人机图像的精确度取决于输入的空间分辨率，而空间分辨率可以根据需求进行提高。

它可以帮助评估营养缺乏和管理施肥做法。通过分析光谱反射率，农民可以识别出不同营养水平的田地区域。这允许有针对性地施用化肥，最大限度地减少过量使用和潜在的环境污染，同时最大限度地提高作物养分吸收和生产力。

它提供了一种评估农业实践对环境影响的方法。它有助于监测土壤侵蚀，评估保护措施的有效性，并识别潜在污染区域，如过量的化肥流失或农药漂移污染。这些信息支持实施可持续的农业实践，最大限度地减少负面环境影响，并促进农业的长期可持续性。通过利用遥感技术的力量，农民和农业专业人员可以做出更明智的决策，优化资源配置，并实施可持续的实践。这有助于提高生产力，减少对环境的影响，改善粮食安全，最终使农民和消费者都受益。