遥感在精准农业中应用-以禹城为例.pdfVIP

遥感在精准农业中的应用一以禹城为例 蒙继华，吴炳方，钮立明，杜鑫，张飞飞，陈雪洋 摘要：精准耕作是基于田块间农作条件的空间差异性，实行变量投入，达到优化生 产、提高生产率、减少污染的目的。为缓解高投入、高产出的集约农业所引起的环境问题， 针对我国耕地少、水资源短缺、环境保护压力大和农业生产高度分散的国情，遥感监测和 互联网提供的农情信息服务支持下精准耕作技术是发展方向之一。针对遥感在精准农业中 进行应用的巨大潜力，本研究以山东省禹城市为研究区，在系统地面观测的基础上，基于 多源遥感数据协同反演与监测技术，开展了禹城市多个尺度的农情参数遥感监测，监测主 题包括监测专题包括旱情、夏粮休耕率、高中低产田、夏粮施氮水平、作物单产、水分生 产率、作物长势等。监测结果通过中科仲讯雄风(北京)科技有限公司在手机平台上进行 了发布，为禹城市的精准农业提供了及时准确的服务。 关键词：遥感，精准农业，应用 O引言 精准耕作是基于田块间农作条件的空间差异性，实行变量投入，达到优化生产、提高生 产率、减少污染的目的。为缓解高投入、高产出的集约农业所引起的环境问题，降低生产成 本，节约资源，以信息为基础的精准耕作是现代农业发展的趋势。针对我国耕地少、水资源 短缺、环境保护压力大和农业生产高度分散的国情，遥感监测和互联网提供的农情信息服务 支持下精准耕作技术是发展方向之一。 精准耕作的关键是信息。农田信息包括土壤墒情、作物长势、作物产量等，其中土壤墒 情和作物长势是农田精准耕作的基础信息。农田土壤墒情信息是土壤相对湿度与作物状态的 综合反映，可用于指导农田灌溉，实现节约用水的目的，也可用于判断作物是否存在水分胁 迫。长期以来，农田作物长势信息是个定性指标，缺乏定量的指标，实质上作物长势是作物 植株密度和单株强壮程度的综合反映，是形成作物产量的基础，可用于指导田间科学施肥， 保护环境。 没有实时信息保证的精准耕作名不副实，难以根据作物生长阶段的实时信息动态调整生 产管理活动(灌溉、施肥)。遥感信息既能反映地球表面的宏观结构特性，又能反映微观局 部的差异。遥感以像元为基础，能获取时间上离散但空间上连续的作物与农田环境要素，并 能揭示作物与农田环境参数的空间分布差异能够将作物生长状态、环境信息及产量在空间上 的差别监测出来，为作物播种、施肥、灌溉、病虫草害防治等实现精准管理提供基础信息服 务。 针对遥感在精准农业中进行应用的巨大潜力，本研究以山东省禹城市为研究区，在系统 地面观测的基础上，基于多源遥感数据协同反演与监测技术，开展了禹城市多个尺度的农情 参数遥感监测，监测主题包括监测专题包括旱情、夏粮休耕率、高中低产田、夏粮施氮水平、 作物单产、水分生产率、作物长势等。监测结果通过中科仲讯雄风(北京)科技有限公司在 手机平台上进行了发布，为禹城市的精准农业提供了及时准确的服务。 1研究区域概况 山东省禹城市地处黄淮海平原中部，东经116。22’一116。45’，北纬36。40’m37。12t， 南北长58公里，东西宽33公里，总面积990平方公里。地貌类型为黄河下游淤积平原，地形 (2008BADA8802)；国家遥感科学重点实验室项目(个体与群体特征相结合的农作物长势遥感监测方法) 7．5…26I 平坦地面垃降1／9000左右海拔高度I 十壤母质为黄河沉积物，十层深厚，咀潮十和 盐十为主粉砂、砂壤、轻壤和粘壤几种土壤质地均有分布，耕层十壤质地以壤士为主。 禹城地区属暖温带半湿润季风气候区，四季分明．气温漏和，光照充足，年平均降雨母 593mm，降雨多儿种在6、7、8月，早王蚍春早、班涝、晚秋旱的埋律。 该地区耕地面积537％hm‘，主要作物冉冬小麦、夏玉米、棉花、大豆、花生等．其中小 壶和玉米lL主导地何，种植面积【b总耕地面积80％以上，是典型的农业主产医。该区域属于 大陆性季风型暖温带芈湿润气候，季节差异明显，温度的季’t变化大，冬玲夏热。该地区在 黄淮海流域粮食主产区中有较好的代表性。 2地面观测实验 地面观测为研究区内的专题监测的方法研究和模型标定提供数据支撑。 在禹城县范围布设lO个样区．样区的太小为300m*300m，每个样方中布设3个样地，样 地人小为30m*30m(与环境星数据的分辨率匹配．人小不小于一个像元)。在每个样地内均 匀选择3个观测点进行观测。结合实验区的高分辨率遥感图像及地形图，进行了宴际样方和 样地的布设，具体分布如下幽所示：