伐區作業聯合機

[拼音]：yaogan zai nongye zhong de yingyong

[英文]：remote sensing applied in agriculture

遙感即利用感測裝置獲得遠距離外客體的資訊，並加以識別和分類的技術。地球表面的一切物體都以特定的頻率（或波長）吸收、反射、發射或透射電磁輻射能量，產生與電磁輻射的波長和物體特徵相關的波譜訊號。物體在可見光波段0.38～0.76μｍ範圍內，全反射者呈白色，全吸收者呈黑色；反射波段僅限於0.50～0.56μｍ者呈綠色；僅限於0.56～0.59μｍ者呈黃色；＜0.38μｍ者為紫外；＞0.76μｍ者為紅外。遙感技術就是根據不同物體反射或吸收光譜波段的不同，來識別這些物體的顏色、形狀和大小等，從而區分不同的物體。

遙感技術在進行農用土地資源調查、作物估產和氣象災害、作物病蟲害的監測、預報方面發揮了重要作用。農業已成為遙感技術最大的應用部門之一。

遙感的工作系統和型別

一個完整的遙感工作系統具有感測器、遙感平臺和指揮中心3個主要組成部分，分別相似於一個人的眼睛、軀體和大腦。感測器是接受目標物體輻射的電磁波資訊並以數字或影象加以記錄、顯示的儀器。現代感測器已可將人眼所看不見的、可見光波段兩側以外的地物波譜資訊轉換成人眼所能看見和分辨的影像或訊號，並將所收集的地物輻射資訊在載體上編碼後傳輸到地面接受站。感測器種類除早期的照相機以外，已發展有電視攝像機(RBV)、多波段掃描器(MSS)、雷達、專題製圖儀（TM）和高階可見光分辨儀(HRV) 等。遙感平臺是安置和運載感測器及有關裝置的工具，一般可按高度分為地面平臺(如儀器的三角架、遙感車)、航空平臺（如飛機）和航天平臺（如衛星）3 種。平臺愈升高，其上安置的感測器的視場就愈擴大。現代遙感的指揮系統主要由電子計算機操縱控制(圖1)。

遙感技術可按資訊表現形式分為影象遙感和非影象遙感；按感測器裝置本身是否向被探測物體發射電磁波而分為主動遙感和被動遙感；按所採用的光譜波段分為可見光遙感、紅外遙感、熱遙感和微波遙感等。在農業上，則以按遙感平臺型別所作的分類較為實用，一般可大致分為航空遙感和航天遙感，如下表所示。

遙感物件

不同的遙感平臺和感測器具有不同的成像特點。

航空攝影

主要在飛機上利用航空攝像機對地物進行攝影。像片的比例尺取決於飛機的航高和攝影機的焦距，一般用於較大比例尺(1:25000～1:50000)的詳細專業調查與製圖。由於各種地物點的投影光線都通過一個固定的點──即投影中心而形成影像(圖2)，常因地面起伏和飛機攝影時的傾斜而產生影像畸變，加以飛機航高的變化，像片的比例尺常有變化，用於製圖時要經過糾正。

衛星影像

一般適合於中小比例尺（如1:250000～1:1000000 ）的解譯與製圖。主要包括陸地衛星與氣象衛星兩種。其共同特點是：

（1）巨集觀性強。因離地面遠，陸地衛星一個像幅的面積達185×185公里，NOAA衛星一個像幅的寬度可達2800公里。因而能顯示地面一些巨集觀現象和變化規律。

（2）多波段性。如陸地衛星中的MSS有4個波段，TN有7個波段，NOAA有5個波段。因此，不但可從地物光譜反射的波段性上來識別地物，而且可以利用色度學原理合成假彩色影像來加強對目標物的資訊提取。

（3）多時相性。一般陸地衛星每16（陸地衛星-4.5）～26天（SPOT系統）繞地球一週，平均4天即可取得同一地點的一般影像。NOAA衛星每天繞地球兩週，取得同一地點影像的時間頻率更高。

（4）磁帶記錄。它們都將收集到的地面資訊，進行星載編碼，傳輸到地面接收站，由計算機高密度磁帶加以記錄，然後根據需要再由計算機轉換為影像。

衛星影像的特徵，因應用目的不同而有差異。如陸地衛星，主要用於陸地資源的調查和製圖，因而影像的視場角小(11.56°)，幾乎為近垂直投影；而NOAA衛星則主要用於瞭解大面積的天氣狀況和雲圖，因而視場角寬(112°)，影像兩側畸變較大。

遙感資料解譯

遙感資料包括影像和磁帶。影像一般用目視解譯，磁帶則用計算機識別。影像的目視解譯主要是根據影像的灰度（或顏色）、形狀、紋理、陰影、大小、圖形、位置等影像特徵，對調查目標、如某一類的地形、植被、土壤、水文等特徵進行直接解譯；或按照事物的相關性，特別是自然地理要素之間的相關和綜合環境影響，通過多因子分析、圖形分析、自然地理分析和地形圖分析等進行間接解譯。在解譯工具方面，航空像片可以用立體鏡進行，衛星影像則可用多波段的假彩色合成（如重氮片法、分次曝光法、假彩合成儀法）、彩色密度分割等光學和光電裝置使影像加強，以提高人眼對地物資訊的識別能力。計算機識別也稱機助分類，主要是根據磁帶的地物光譜輻射值進行統計分類。其中，所謂監督分類法是選擇一定樣區的地物分類來“訓練”計算機，以便使之能對地物的光譜輻射值分級進行相類似的統計劃分，並顯示出所要求的專業分類圖。所謂非監督分類法主要根據磁帶記錄的地物光譜輻射值進行不同方案的聚類統計劃分，顯示出不同的分類圖，然後選擇一定的樣區進行核對，再從中選擇較理想的一個分類。實際工作中往往可先作少量的非監督分類，經野外樣區核對後作為監督分類的樣區，最後解譯成圖。由於計算機識別尚不太成熟，目視解譯仍是一種重要手段。

遙感技術在農業中的應用

主要有以下幾個方面。

土地資源調查

包括對土壤、地形、植被（如森林、草原）、表層地質、氣候、水文和地下潛水等各種農業自然要素的調查。如在土壤調查中利用砂質土和粘質土對可見光光譜的反射，前者較強，後者較弱，以及二者因不同的水分狀況、有機質含量、鹽分含量和表面粗糙度而產生不同的光譜反射等特性，通過對黑白片上不同灰階的影像灰度和圖形特徵進行專業解譯，就可勾繪出不同的專業圖件，如土壤解譯圖、森林解譯圖、草原型別解譯圖等。航空像片由於其直觀性和幾何精度較好，且影像的光學糾正與精繪技術較成熟，已成為土地資源調查的常規手段。70年代以後，陸地衛星開始運用於中小比例尺的土地資源調查與清查。因價格便宜，取得影像較易，而為不少發展中國家所應用。製圖比例尺逐漸擴大到1:50000至1:25000。

作物估產

目前主要應用於：

（1）大面積作物環境監測。如通過NOAA衛星遙感影像的綠度值，瞭解大面積作物的分佈和長勢，並根據該作物在某一些地區的生長日曆(拔節、開花等)和氣象衛星所提供的資料，對某一作物地區可能發生的氣象災害、土壤水分的保證率和流行性病蟲害等發生早期警報。

（2）大面積估產。如利用陸地衛星進行某一作物的生態分割槽，收集每一生態分割槽內歷年該作物的產量以及有關的氣象資料建立產量模式，同時進行與衛星同步的高空、低空和地面光譜觀測，然後根據衛星影像所提供的資訊進行某一作物的產量估測。

（3）較小面積的估產。如在一個縣或一個地區範圍內，利用陸地衛星影象進行統計分層（即分割槽），每層根據成數抽樣的原則，選取一定數目的在衛星影象和航空像片上都有明顯標誌的樣區，然後利用航空像片在該樣區內進行有關作物面積和長勢等的調查，以此來推算該層的總面積和總產量。這種方法稱為框圖面積取樣估產，精度可達95～97％。在地塊零碎、多種作物混作的地區則精度為75～80％。但衛星影像總的都對巨集觀農業管理有利。

災情監測與預報

主要用於洪澇災情監測預報。對某些地區的暴雨和可能造成的災情，可結合應用陸地衛星與氣象衛星所獲得的資料進行預報。利用當時的衛星影像與常年衛星影像進行對比，可獲得有關洪水氾濫成災面積和災情程度的較準確的結果。對旱災的面積和危害程度的監測預報往往更易通過衛星資料來進行。其他如土壤的侵蝕、沙化，草原的退化以及由某些工程引起的環境惡化等，一般也均可通過衛星和航空遙感來進行監測。

作物病蟲害監測與預報

作物和樹木等綠色植物受病蟲危害後，其葉綠素都要受到不同程度的破壞，因而其近紅外波段（相當於MSS6，MSS7）的光譜反射受到明顯影響，並在紅外彩色或假彩色影像上與健康植物的分異十分明顯。故可利用低空紅外遙感對作物病蟲害進行監測及預報。

展望

無論航空遙感或衛星遙感技術在農業中的應用都在向縱深發展。航空遙感主要是發展高空攝影、大像幅和多波段攝影，以減少像幅、節省開支和增加光譜解析度；同時，也發展由低空輕型飛機進行的小面積紅外攝影，以便及時而經濟地取得資訊。衛星遙感主要是提高空間解析度，並向全天候方向發展，以期能不受天空陰雲的影響。也在試驗利用太空梭來代替火箭發射，以降低費用。中國是國土遼闊的農業生產大國。利用遙感手段及時掌握複雜多變的有關農業自然資源和農業生產的資訊，對於進行正確的農業決策和有效的農業規劃與管理，尤有重要意義。一般認為到20世紀末，遙感在農業中的應用可望在土壤水分測報、農業資源消長的監測和自然災害預警方面取得較大進展。