遥感在农业发展方面的应用课件.ppt
自然地理 李彬波 2014年5月12日,遥感在农业发展方面的应用,大纲一、前言二、遥感在农业发展应用原理三、遥感在农业发展方面应用四、未来发展与展望,遥感在农业发展方面的应用,一、遥感,遥感（Remote Sensing，简称RS），就是“遥远的感知”，遥感技术是利用一定的技术设备和系统，远距离获取目标物的电磁波信息，并根据电磁波的特征进行分析和应用的技术。,前 言,电磁波信号是遥感研究的对象，区分电磁波特性的主要因子之一是波长（频率），遥感就是根据不同地物他们发射、辐射或反射的电磁波特性不同来对其加以区分的。,二、遥感检测原理,地物反射波谱：是研究可见光至近红外波段上地物反射率随波长的变化规律。表示方法：一般采用二维几何空间内的曲线表示，横坐标表示波长，纵坐标表示反射率。,地物反射波谱,三、遥感技术系统,1、空间信息采集系统（包括遥感平台和传感器）2、地面接收和预处理系统（包括辐射校正和几何校正）3、地面实况调查系统（如收集环境和气象数据）4、信息分析应用系统。,四、遥感工作流程,1、大面积同步观测2、时效性强、动态 监测3、数据的综合性与 可比 性好4、较高的经济与社 会效益,五、遥感的特点,农用地资源的监测与保护农作物大面积估产与长势监测及生产指导作物病虫灾害遥感监测与损失评估农业气象灾害监测作物模拟模型农田蒸散遥感定量监测土壤水分与旱情遥感监测基于遥感技术的精准农业生产,遥感在农业方面的应用,1.农用地资源的监测与保护,在我国由于耕地的数量减少与质量下降，耕地保护已成为实现农业可持续发展的一个重要战略任务。 遥感信息因其覆盖面大、实时性和现势性强、速度快、周期性和准确可靠以及省时、省力、费用低等优点，被广泛用于测定农用地数量与质量的动态变化中。,1.1根据遥感影像制作的耕地利用图,1.2常用的遥感监测方法,常用的土地利用遥感监测方法基本上分为两种即 逐个像元比较法和分类后比较法。逐个像元比较法 是对同一区域不同年份同一时相影像的光谱特征差异进行比较，确定土地利用发生变化的位置，在此基础上再采用分类的方法来确定土地利用变化信息。,分类后比较法。 对不同时期的图像分别进行分类，然后比较分类结果，找出从某一地形类型到另一类型的信息。其优点是可以回避前一种方法所要求的影像系列一致的条件以及影像间辐射纠正匹配等问题，但需要选择合适的分类方法来改善精度。,2、农作物长势监测和大面积估产,作物长势是作物生育状况总体评价的综合参数.农作物长势监测指对作物的苗情/生长状况及其变化的宏观监测。根据长势我们就可以对作物进行宏观上的估产，以指导农产品的销售和储备。,2.1农业监测及估产原理,典型绿色植物的发射光谱曲线在蓝光区和红光区各有一个叶绿素吸收带(吸收中心在0.45m及0.65m)在近红外区则呈现高反射。,作物生长初期，随着作物生长，叶子结构中叶孔增加，叶子表面散热能力增强，近红外波段值逐渐增加，叶绿素吸收能力增强，红波段的值逐渐减速少，NDVI值逐渐增加；而在作物生长未期，由于枝干由绿色变为黄色，叶绿素吸收能力减小，相应的红波段的反射值将会增加，叶面的叶孔相对收缩，散发的热量降低，近红外波段的值将会减小；因此利用近红外波段和红波段的线性组合可以很好的反映作物的生长过程特征。所以常用作物生长的NDVI动态迹线、以最直观的形式反映作物从播种、出苗、抽穗到成熟收割的变化过程。,遥感估产,农作物总产量等于种植面积乘以单位面积产量（单产）从种植面积提取和单产估计两个角度出发进行遥感估产,作物面积遥感监测主要方法,采用卫星遥感数据，区域全覆盖结合地面样点进行分类，提取不同作物的种植面积采用低分辨率卫星遥感数据，全国或大区域作物面积遥感初步监测，结合抽样计算不同作物面积,作物长势分析是一个动态的过程，需要多时相遥感信息来反映植物生长过程的节律特点。常以数量化的植被指数（如NDVI，PVI）作为评价作物生长状态的定量标准。某一时刻的植被指数是该时刻作物长势的函数。通过植被指数结合地面实际调查数据，可建立起各种不同条件下，单位面积产量与植被指数间的数量关系，即估产模式。,单 产 模 型,2.2农情遥感速报系统,3.农业气象灾害监测与预测,目前遥感灾害监测已经比较成熟地应用在干旱、涝、冻害等农业气象灾害的监测中。在这一点上遥感影像具有独特的优势卫星资源具有时间分辨率高、费用低廉的特点和优势。,3.1 干旱,遥感指数法：由于植被长势与土壤水分关系密切，而干旱直接影响到作物生物量的积累、叶面积指数及覆盖度的增长，因此，根据植物的光谱反射特征，进行波段组合，得到各种植被指数，由此实现对土壤旱情的监测。,常见指数法：归一化植被指数NDVI NDVI=（ NIR- RED）/（ NIR+ RED）其中 NIR是近红外波段的反射率， RED红波段的反射率。 NDVI反映植被覆盖度和作物长势， NDVI值越高，表明植被覆盖度越高，作物长势越好。,热惯量法 热惯量是物质热特性的一种综合量度，反映了物质与周围环境能量交换的能力。 由于水具有较大的热容量和热传导率，使得土壤湿度的大小决定着土壤的热惯量（相当于比热容）大小，当土壤湿度增加，土壤热惯量增大，地表温度昼夜变化小。而土壤的热惯量与土壤的地表温度存在着一定的函数关系，所以通过地表温度可以反演地表热惯量，再结合地面实测的土壤湿度资料，建立土壤湿度与热惯量之间的统计模型。,作物缺水指数法 作物缺水指数是土壤水分的一个指标，是由作物冠层温度转化而来的。作物缺水指数法通过反演作物冠层温度得到作物根层土壤水分信息比较适用于植被表面全覆盖的情况。,3.2 冻害,(1)天然水体对0. 4-2. 5m电磁波吸收明显高于绝大多数其它地物。(2)在可见光波段，水体的反射率随泥沙含量的增强而增强，但反 射曲线基本相似。,3. 2 洪涝灾害,第一，单波段法主要选取遥感影像中的近红外波段(如MODIS CH1、CH5、CH6)并辅以阈值来提取水体第二，多波段法（1）多波段组合（2）差值模型（3）比值模型（4）归一化植被指数模型第三，水体指数法 (1 )归一化差异水体指数 NDWI (2 )改进的归一化差异水体指数模型MNDWI（3）混合水体指数模型CIWI,主要方法,4. 作物遥感模型,农业模型由于将农业过程数字化使农业科学从经验水平提高到理论水平，是农业科学在方法论上的一个新突破。这些模型能够反映作物生长和发育的基本生理生态机理和过程，具有动态性和通用性。,模型举例,RCSODS是江苏省农业科学院根据水稻生长发育规律而研制的水稻栽培模拟优化决策系统（RCSODS），其基本原理是将计算机模拟与水稻栽培的优化原理相结合，在此基础上，进行各种栽培决策。,未来农业发展方向,在我国农业遥感中，今后需要抓住3S集合在农业方面的应用、高光谱遥感与精准农业研究的基础问题。,精准农业,高光谱,高光谱遥感是高光谱分辨率遥感（Hyperspectral Remote Sensing）的简称。它是在电磁波谱的可见光，近红外，中红外和热红外波段范围内，获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术（Lillesand & Kiefer 2000）。其成像光谱仪可以收集到上百个非常窄的光谱波段信息。,结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best, Failure Is Great, So DonT Give Up, Stick To The End,谢谢大家荣幸这一路，与你同行ItS An Honor To Walk With You All The Way,演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日,
