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农业遥感应用篇之-“农作物长势遥感监测”
发布时间:2021-01-15 浏览次数:

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农作物长势遥感监测

 
作物长势信息反映作物生长的状况和趋势,是农情信息的重要组成部分。遥感技术具有宏观、适时和动态的特点,利用遥感数据动态监测区域作物长势具有无可比拟的优势。作物长势遥感监测是利用遥感数据对作物的实时苗情、环境动态和分布状况进行宏观的估测,及时了解作物的分布概况、生长状况、肥水行情以及病虫草害动态,便于采取各种管理措施,为作物生产管理者或管理决策者提供及时准确的数据信息平台。
 
 
农作物长势监测指标
 
作物长势受到光、温、土壤、水、气(CO2)、肥、病虫害、灾害性天气、管理措施等诸多因素的影响,是多因素综合作用的结果。在作物生长早期,主要反映了作物的苗情好坏;在作物生长发育中后期,则主要反映了作物植株发育形势及其在产量丰欠方面的指定性特征。尽管作物的生长状况受多种因素的影响,其生长过程又是一个及其复杂的生理生态过程,但其生长状况可以用一些能够反映其生长特征并且与该生长特征密切相关的因子进行表征。
 
 
对作物遥感监测的原理是建立在作物光谱特征基础之上的,即作物在可见光部分(被叶绿素吸收)有较强的吸收峰,近红外波段(受叶片内部构造影响)有强烈的反射率,形成突峰,这些敏感波段及其组合形成植被指数,可以反射作物生长的空间信息。势遥感监测的基础是必须有可用遥感监测的生物学长势因子,以植被指数、叶面积指数等为代表的植被遥感参数是公认的能够反映作物长势的遥感监测指标。
 
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植物光谱特征曲线
 
 
叶面积指数(leaf area index,LAI)是指单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数。即:叶面积指数=叶片总面积/土地面积。实验发现,叶面积指数是与长势的个体特征和群体特征有关的综合指数。作物的叶面积指数是决定作物光合作用速率的重要因子,叶面积指数越大,光合作用越强,这是用叶面积指数监测长势的基础。
 
 
归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)与作物的LAI叶面积指数有很好的相关性,在作物的长势监测中,已被作为反映作物生长状况的良好指标。
 
 
农作物长势监测方法
 
 
农作物长势监测主要包括实时监测和过程监测。
 
 
实时监测主要指利用实时 NDVI 图像的值,通过其与去年或多年平均,以及指定某一年的对比,反映实时的作物生长差异,可以对差异值进行分级,统计和显示区域的作物生长状况。
 
 
过程监测主要是通过时序NDVI图像来构建作物生长过程,通过生长过程的年际间的对比来反映作物生长的状况,也有称随时间变化监测。作物生长期内,通过卫星绿度值随时间的变化,可动态的监测作物的长势。且随着卫星资料的积累,时间变化曲线可与历年的进行比较,如与历史上的高产年、平年和低产年,以及农业部门习惯的上一年等。通过比较寻找出当年与典型年曲线间的相似和差异,从而作出对当年作物长势的评价。可以统计生长过程曲线的特征参数包括上升速率、下降速率、累计值等各种特征参数,借以反映作物生长趋势上的差异,从而也可得到作物单产的变化信息。
 
 
应用实例
 
以河南省冬小麦为例,以EOS MODIS影像为数据源,结合田间控制实验,将冬小麦生长模拟和遥感、GIS技术相结合,辅以地面农业气象观测与调查,研究冬小麦长势遥感监测指标。通过研究发现,NDVI在冬小麦全生育期的长势监测过程中较其他植被指数有明显的表征效果。另外,以NDVI反演出的LAI在表征冬小麦长势分级方面准确性较高,可以作为科学分苗的依据。
 
珈和科技
河南省冬小麦LAI苗情长势分类图
 
珈和科技
河南省NDVI差值长势分级图
 
珈和科技应用:农业农村一张图
 

农业农村“一张图”系统是农业信息、农业环境、农业管理等多学科领域的高度集成与融合的平台。综合统筹应用种植业(环境、土壤、作物、农资、农机)、农田设施、农产品质量、土地流转、农村资产及乡村振兴等数据,提供数字化决策依据,实现以图管农,以图管地、以图防灾的创新管理模式。

 

客户痛点:

数据管理难,传统的统计、监测手段,费时费力成本高;农业数据、遥感数据、气象数据及农田四情数据等数据量大且种类多,难以管理。

 

解决方案:

农业农村一张图平台是为省、市、区/县级的农业农村主管部门量身打造的农业自然资源大数据平台。整合各类数据资源,补充叠加包括行政区划、电子地图等信息构建农业大数据中心,服务于农业、种植业、畜牧业等政府部门以及农业相关公司及农户,实现领导决策和基于一张图的以图管农业的目的。

 

达到效果:

为农业生产方提供精准的田间管理指导,推动农业信息化管理水平;为农业监管单位提供决策服务,使得平均减少出差频率60%,数据处理效率提升70%,数据利用率提升70%,数据准确度和可信度明显提高。

 

数据产品:

两区划定(粮食生产区、农产品保护区、种植分布)

畜牧业管理(畜牧规模、屠宰监测)

农田权属(确权地块、基本农田、高标农田)

物联网(大田、水产、大棚、果园物联网)

土地利用分类(耕地、园地、林地、草地、交通用地、水域及水利设施用地)

设施设备(农机装备、智能设备、大栅一张图、农机作业、农田建设)

种植结构(变化趋势、种类变化)

乡村振兴(农业经济、农村三资、扶贫效果、扶贫举措、人口环境)

种植业监测(作物分布、长势监测、气象预警、灾害监测)

 

 

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