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低轨卫星多源数据融合技术在精准农业监测中的产业化路径研究1

低轨卫星多源数据融合技术在精准农业监测中的产业化路径

研究

摘要

本研究聚焦于低轨卫星多源数据融合技术在精准农业监测领域的产业化应用路径。

随着全球粮食安全挑战日益严峻和农业现代化进程加速，精准农业监测技术成为提升

农业生产效率的关键手段。低轨卫星凭借其高时空分辨率、低成本和灵活部署等优势，

结合多源数据融合技术，能够为农业生产提供全方位、高精度的监测服务。本研究系统

分析了低轨卫星多源数据融合技术的理论基础、技术路线和实施方案，提出了从技术研

发到产业化的完整路径。研究表明，通过构建”天空地”一体化监测网络，结合人工智能

和大数据分析技术，可以实现农作物长势监测、病虫害预警、产量预测等关键功能。产

业化路径设计包括技术验证期、试点推广期和规模化应用期三个阶段，预计在58年内

形成完整的产业链。经济效益分析显示，该技术可使农业生产成本降低15%20%，产量

提升10%15%，投资回收期约为34年。研究还识别了技术成熟度、数据标准化、商业

模式等关键风险因素，并提出了相应的应对策略。本研究为低轨卫星技术在农业领域的

产业化应用提供了系统性解决方案，对推动农业现代化和保障粮食安全具有重要意义。

引言与背景

1.1研究背景与意义

全球正面临人口增长与耕地资源减少的双重压力，联合国粮食及农业组织(FAO)

数据显示，到2050年全球粮食产量需增加70%才能满足需求。与此同时，气候变化导

致极端天气事件频发，传统农业生产模式面临严峻挑战。精准农业作为现代农业的重要

发展方向，通过信息技术手段实现农业生产的精细化管理，能够显著提高资源利用效率

和生产效益。卫星遥感技术是精准农业监测的核心手段之一，其中低轨卫星(LowEarth

Orbit,LEO)凭借其独特的优势正在成为新兴的技术热点。

低轨卫星通常指轨道高度在2000公里以下的卫星，相比高轨卫星具有更低的发射

成本、更小的信号延迟和更高的空间分辨率。近年来，随着微小卫星技术、星间链路技

术和地面处理技术的快速发展，低轨卫星星座呈现爆发式增长态势。美国SpaceX公司

的Starlink计划、OneWeb公司以及我国的”虹云工程”、“鸿雁星座”等低轨卫星系统正在

加速部署。这些系统不仅为全球通信提供支持，也为地球观测领域带来了新的机遇。

多源数据融合技术是提升卫星遥感应用效果的关键。通过融合光学、雷达、高光谱

等多种传感器数据，结合地面物联网设备、气象数据和历史农业数据，可以构建更加全

面和准确的农业监测体系。人工智能技术的发展，特别是深度学习算法在图像识别和时

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序数据分析方面的突破，为多源数据融合提供了强大的技术支撑。将低轨卫星多源数据

融合技术应用于精准农业监测，不仅能够解决传统农业监测手段覆盖范围有限、时效性

差等问题，还能为农业生产提供更加精准的决策支持，对保障国家粮食安全、促进农业

可持续发展具有重要意义。

1.2国内外研究现状

国际上，低轨卫星在农业领域的应用研究已取得显著进展。美国NASA的Landsat

计划和ESA的Sentinel计划为农业监测提供了长期稳定的数据源。近年来，商业卫星

公司如PlanetLabs的Flock星座实现了每日全球覆盖，空间分辨率达到3米，为作物

识别和长势监测提供了前所未有的数据基础。在数据融合技术方面，欧盟的Copernicus

计划整合了多源遥感数据，开发了农业监测服务系统。美国农业部(USDA)利用卫星数

据开发了作物生长模型和产量预测系统，准确率达到90%以上。

我国在农业遥感领域也取得了重要突破。“高分”系列卫星、“资源三号”等对地观测卫

星为农业监测提供了自主数据源。中国农业科学院开发的”农情遥感监测系统”实现了对

全国主要农作物的动态监测。在低轨卫星方面，我国已发射”吉林一号”、“高景一号”等

商业遥感卫星星座，具备了亚米级分辨率和快速重访能力。2022年，我国农业农村部

发布《数字农业农村发展规划年)》，明确提出要发展卫星遥感等空天信息技

术，构建天空地一体化监测体系。

然而，当前低轨卫星多源数据融合技术在精