农业气象灾害遥感监测探析
摘要
关键词
农业;气象灾害;遥感监测
正文
引言:与常规的农业气象灾害监控方法比较,遥感监测优点十分突出,具有实时性强、信息量大、范围广、监测迅速等优点,是提高农业气象灾害监测效果的必要技术手段,当前,在洪涝、沙尘暴、暴雪、干旱、病虫害等灾害监控中,都能获得很好的结果。考虑到遥感在农作物气象灾害监测方面具有明显的优越性,对其进行深入的推广和利用就显得尤其重要。
一、农业气象灾害遥感监测概述
(一)遥感监测原理
遥感是对周围目标进行检测和辨识的一种综合方法,利用光学探测设备对远处的监控对象进行实时的信息收集,利用辐射的电磁信号进行数据收集与恢复,利用遥感技术解析与数据处理功能对数据进行成像与处理,从而获得对被探测对象明确、精确的影像与数据支撑。由此可见,利用遥感技术,可以对各种对象进行成像,利用被监控对象的图像特征,对被监控对象的状态及相关信息进行分析,进而精确地识别出被监控对象特征。
(二)农业气象灾害遥感监测优势
在应用方面,遥感技术的优势较为突出,首先,将遥感技术运用到农业生产中,可以扩大探测距离,形成立体监控,对农田进行实时、持续的监控,并通过三维图像,精确地显示出作物的生长状况。其次,将遥感监测技术运用于农产品生产,可解决因地表观测站点受点、线距等因素而不能实现整体监测的难题,使农业灾害监控范围明显扩大,特别是对具有较大影响的气象灾害进行有效监测。
二、农业气象灾害遥感监测应用
(一)洪涝气象灾害遥感监测
在各类自然灾害中,洪水对农田危害极大,洪涝灾害具有极强的突发性,其分布面积也很大。我国历年各类农业灾情中,因洪涝灾害而导致的总经济损失达到上百亿。利用遥感手段,对洪涝灾害规模作出科学、精确的预测,并通过抽取受灾面积、受灾程度等相关指数,达到对作物洪涝灾害监控,能够有效提高洪涝灾害预防效果。而这两种观测资料的收集与处理,要基于构建归一化指标植被解析NDVI完成。
(二)沙尘暴气象灾害遥感监测
在中国每年春天都会出现沙尘暴天气,这些风沙会导致相应的农作物根部裸露,并把它们的种子和幼苗一起卷到空中,使得植株的叶子表面蒙上尘土,严重地阻碍作物正常光合作用,从而给农业行业带来严重的损失。沙尘暴气象灾害产生的危害分为已经存在的危害因素、有可能存在的危害因素,可从人类活动与可能对其产生的影响入手,对其孕灾环境、致灾要素、承灾体三个层面进行系统研究。基于此,要结合地理信息系统、遥感等方法,对风沙灾害特点进行深度剖析,采用模糊综合评判、AHP等方法,建立较为系统的评估指标体系【1】。沙城区上空、云端、地表气温、反射率等均有不同,同时利用EOS系列、极轨气象卫星等多种遥感手段,能够实现对地表温度、反射率等参数准确测量,并结合遥感手段,实现对沙尘天气的实时监控。
(三)暴雪气象灾害遥感监测
自上个世纪六十年代开始,我国就逐步展开利用遥感手段对暴雪天气进行观测,并利用各种卫星传感器对灾区积雪去欧美管理进行测定。当前,暴雪气象灾害遥感监测主要有亮度阈值法、NDSI和影像有监督。暴雪是一种普遍存在的气候灾害,特别是以农牧为主的内蒙古、新疆和青海等区域,危害更为严重。通过对暴雪灾害遥感监测研究,发现许多地方都利用遥感数据建立灾害预警系统,基于遥感技术,融合人工智能、云计算、区块链等多种科技,建立基于遥感和其它科技手段的雪灾风险评估和灾情监测方法,利用卫星和气象台的评估结果,建立一套有效的暴雪灾害保险索赔体系。在地理信息系统的帮助下,这些数据都具有了可视化的特点,保险公司在和地方气象部门进行沟通时,利用信息化检监测技术就能实现准确的理赔。
(四)干旱气象灾害遥感监测
旱灾作为我国主要的气象灾害之一,其发生的主要因素是在作物生长发育期间,因降雨或农田用水量短缺,造成农田土壤含水量偏低,从而影响作物的正常生长。在农业生产中引起干旱的因素很多,其中比较普遍的因素有降雨、温度、土壤含水量和种植品种等,其中最重要的因素是对水分需求和降雨状况。
从已有的研究结果来看,目前的遥感监测方法主要是根据农田土壤水分和土壤热惯量相关性,判断农田干旱形势。热惯量是一个物体和周围环境之间的能量交换程度。利用热惯性,对农田内的日、夜间气温的变化进行研究,能够确定农田内的水分含量。比如冬小麦种植过程中经常遇到的干旱问题是春旱,对其进行遥感监测,要引入受空气干扰程度不高的植被增强因子,构建热惯量模式,提高农田含水情况反演精度。另外,干旱对作物株苗危害很大,利用遥感手段,可监测到干旱区域农作物生长变化情况,也可对干旱过后的农作物指数序列进行监测,从而判断出农田灾情,并有针对性地建立相应的监测评价系统。
(五)病虫害遥感监测
在农业生产中,与天气灾害相比,病虫害研究更具针对性,能够更细致地了解作物品种和特定的病虫害类型。当作物遭受病虫害侵染后,在不同时期,其反射和吸收特点会出现不同变化,这就是所谓的光谱反应。通过规范化描述,能够为有关部门开展基于光学遥感研究和应用研究提供重要的数据支持,从而保证更加科学地进行农作物病虫害防控。比如以棉花、水稻、小麦等多种作物为对象,采用遥感技术,研究不同种类作物的病虫害光谱响应情况、内在机理,在上述研究的基础上,建立相应的植被指标与病虫害辨识方法【2】。当病虫害爆发时,其光谱中的可见光反射率会有所提高,其近红外反射率会有所下降,并且红边缘也会朝着短波移动。不同农作物中的病虫害品种差异较大,因此,在植株内部的蛋白水和色素等都会产生较大的差异,要想明确区别,就必须提高光谱分辨率。
三、发展需要和重点问题
(一)保障农业保险
气候灾害对农业的危害相对较大,而农业生产中存在着较高的风险,因此,必须建立起分散或减少其损失的农业保险制度。“三农”问题关系到农业事业的发展,而农业保险又是解决这一问题的关键所在。目前受各种因素影响,部分地方农业保险规模并不大,第一点是农户规模化程度相对较低,大多数农户投保热情不高,第二点是农业保险参保情况调查存在困难【3】。对此,构建基于遥感影像的气象灾害预警评价系统,对促进农业科技的快速发展与普及具有重要意义。
(二)灾后快速反应
科学技术的发展促进社会发展,但也产生大量的劳动过剩。一部分人由于向往更好的居住环境而大量进入城镇,劳作人口不断减少,推动农业产业化发展。另一方面,人口的下降将导致更多的农田面积,使得农业生产更易于规模化,对技术的依赖性也随之增强。所以,要想进一步提升农业生产力,必须依靠科技进步。
结语
总之,利用遥感技术进行农业气象灾害监测,具有很好的发展前景。在实际应用过程中,必须将其与本地的具体气候条件相联系,保证能够获得精确、高效的监控数据,从而为制订有效的气象灾害应急预案提供依据。同时鉴于农业气象灾害高度复杂、专业化的特点,未来要加强对遥感技术创新与推广,不断提高农业气象灾害智能化监测效能,合理调整农业生产。
参考文献:
[1]马霜霜.农业气象灾害遥感监测研究[J].河北农业,2023,(10):72-73.
[2]任皓.农业气象灾害遥感监测研究进展[J].河北农机,2023,(16):96-98.
[3]贺海燕,韩步龙,李琳等.农业气象灾害遥感监测探析[J].南方农机,2020,51(16):80-81.
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