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        遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測中的應用分析

        2018-11-09 12:01:20孟成真
        農(nóng)業(yè)與技術(shù) 2018年11期
        關鍵詞:遙感技術(shù)農(nóng)業(yè)

        孟成真

        摘 要:本文通過選取西南地區(qū)作為研究區(qū)域,以氣溶膠遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測中的應用作為主要研究內(nèi)容,結(jié)合廣西、四川等西南地區(qū)的具體旱情,從旱情遙感監(jiān)測、地表水資源遙感監(jiān)測以及旱情影響評估3個方面對農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測中氣溶膠遙感技術(shù)的應用方法進行簡要分析研究。并在此基礎上對旱災的具體影響范圍、地表水變化情況等進行說明,以此有效證明遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測中具有強大的應用價值。

        關鍵詞:遙感技術(shù);農(nóng)業(yè);旱情監(jiān)測

        中圖分類號:S-1 文獻標識碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20180631077

        引言

        我國西南地區(qū)屬于我國主要糧油、糖料產(chǎn)區(qū),農(nóng)業(yè)是其一大至關重要的發(fā)展產(chǎn)業(yè),而一旦出現(xiàn)旱情、旱災,不僅直接影響著農(nóng)民的經(jīng)濟收入,同時也會對西南地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生重大打擊。因此有必要通過利用遙感技術(shù)對農(nóng)業(yè)旱情進行監(jiān)測,幫助人們準確掌握旱情發(fā)生全貌、區(qū)域位置、干旱程度等重要信息,進而為當?shù)剞r(nóng)業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供重要的參考依據(jù)?;诖?,本文將著重圍繞遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測中的應用進行初步探究。

        1 農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測中的遙感技術(shù)應用方法

        1.1 旱情遙感監(jiān)測

        旱情對農(nóng)業(yè)發(fā)展的打擊巨大,在缺乏充足水分下農(nóng)作物難以實現(xiàn)健康、正常生長。因此對農(nóng)業(yè)旱情進行精準監(jiān)測的呼聲正在不斷提高,目前已經(jīng)有研究人員嘗試通過利用遙感技術(shù),也就是通過將監(jiān)測指標設定為地表植被狀況、葉面含水特征等,在獲取相應測量指數(shù)和重要指標下,對地表農(nóng)作物的具體旱情進行精準評估。僅在我國西南地區(qū),便有研究人員嘗試通過利用氣溶膠遙感技術(shù)完成農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測。其通過運用環(huán)境減災星CCD以及IRS數(shù)據(jù),通過對表征旱情VCI以及TCI數(shù)據(jù)進行準確計算,在此基礎上建立起相應的旱情評估模型[1]。

        在進行地表溫度遙感反演的過程中,考慮到HJ-1 B IRS中有唯一熱紅外波段,智能對地面亮溫進行計算。因此部分研究人員通過在交叉定標環(huán)境星反演地表亮溫的過程中使用MODIS反演地面溫度,從而獲得具有較高分辨率的LST監(jiān)測結(jié)果。即:

        在這一公式當中LSTd(Modis)與LSTp(Modis)分別代表著旱地和MODIS水田地表溫度,而LTd(Hj)與LTp(Hj)則分別代表著環(huán)境星旱地與水田亮溫,B與A則均作為標定系數(shù)。

        在對植被系數(shù)進行歸一化的過程中,對環(huán)境星進行直接計算的過程中通過運用MODIS反演NDVI數(shù)據(jù)即可在獲取相應NDVI的同時對其進行標定,從而獲得尺度為30m的歸一化植被系數(shù)即:

        環(huán)境星通過反演后可獲得LST以及NDVI數(shù)據(jù),在此基礎上建立溫度條件以及植被狀態(tài)指數(shù),并運用二者的線性組合模型可以建立起綜合遙感監(jiān)測農(nóng)業(yè)旱情的指數(shù)??杀磉_為:

        在這一公式當中TVI和VCI的權(quán)重因子分別為A和1-A,監(jiān)測人員可以通過結(jié)合相應歷史資料對權(quán)重因子進行明確后,將遙感旱情綜合監(jiān)測按照指數(shù)不同劃分成不同的干旱程度。如果監(jiān)測指數(shù)在85~250之間,則表明情況正常,而如果監(jiān)測指數(shù)在64~85之間則表明存在輕微干旱,若監(jiān)測指數(shù)在42~63之間則表明存在中旱情況。而監(jiān)測指數(shù)在24~41以及3~23之間時,則分別意味著存在重度干旱和極度干旱的情況[2]。

        1.2 地表水資源遙感監(jiān)測

        在使用遙感技術(shù)對農(nóng)業(yè)旱情進行監(jiān)測的過程中,還需要重點加強對地表水資源的遙感監(jiān)測,從而使得監(jiān)測人員可以通過結(jié)合具體的地表水資源變化情況對旱情進行相應評估。在此過程中,監(jiān)測人員將主要通過借助具有較高分辨率的遙感影響,對地表水體水面面積進行監(jiān)測。而考慮到西南地區(qū)本身存在地形地勢復雜、高差較大等情況,因此監(jiān)測人員可以通過參考以往水面面積監(jiān)測數(shù)據(jù),利用公式:

        監(jiān)測和明確具體西南地區(qū)地表水資源變化情況。在這一共識當中,水面縮減率為Pw,W2和W1分別為西南地區(qū)監(jiān)測當年與參考年份水面面積。

        1.3 評估干旱對農(nóng)作物的影響

        利用遙感技術(shù)監(jiān)測農(nóng)業(yè)旱情,需要監(jiān)測人員能夠根據(jù)采集獲取的監(jiān)測結(jié)果對旱情的具體影響程度進行分析。包括估算農(nóng)作物的受旱面積、減產(chǎn)數(shù)量以及農(nóng)作物生長抑制程度等。通常情況下,監(jiān)測人員通過直接利用遙感影像分類便可以準確了解到耕地內(nèi)作物種植比例,鑒于各旱情等級所對應的旱情面積不盡相同,因此在估算農(nóng)作物受旱面積的過程中,監(jiān)測人員通過將耕地面積、農(nóng)作物種植成數(shù)和分類成數(shù)以及相應旱情等級占比進行相乘,即可得到該旱情等級下的農(nóng)作物受災面積。在運用遙感技術(shù)監(jiān)測農(nóng)作物生長過程中,根據(jù)相關研究可知,目前監(jiān)測人員可以直接運用NDVI等遙感反演制備指數(shù),建立起農(nóng)作物的生長全過程曲線,在將其與參考年份進行相互比較下,可以對干旱影響農(nóng)作物的生長過程情況進行準確反映。此外,考慮到西南地區(qū)農(nóng)作物以冬小麥為主,因此監(jiān)測人員可以在結(jié)合各生育期內(nèi)冬小麥產(chǎn)量同降水量之間的內(nèi)在關聯(lián),利用獲得的田間觀測資料等進行計算獲取。

        2 監(jiān)測結(jié)果分析

        2.1 旱災影響范圍

        根據(jù)王麗濤、王世新(2011)等人的相關研究,其通過立足于環(huán)境減災星CCD以及IRS數(shù)據(jù)的基礎上,建立遙感旱情綜合監(jiān)測指數(shù),了解到在近5a以來位于我國西南地區(qū)的廣西、云南以及貴州等地均出現(xiàn)了較為嚴重的旱情。并且隨著降水量的不斷減少,旱情影響范圍越來越大。根據(jù)其給出的Terra MODIS連續(xù)旱情遙感監(jiān)測結(jié)果,發(fā)現(xiàn)在2017年2—3月之間,廣西和云南等地的受旱耕地面積均出現(xiàn)了明顯上升的情況。旱情最為嚴重的云南地區(qū),在其總耕地面積中,發(fā)生重度干旱的耕地占比一度達到了60%[3]。

        2.2 地表水變化

        在與2015年和2016年環(huán)境減災衛(wèi)星CCD數(shù)據(jù)進行充分結(jié)合下,通過對廣西、云南以及貴州等存在嚴重旱情的省份,就地表水資源變化情況進行比較。發(fā)現(xiàn)在2015年3月份云南某地水域面積將近584hm?,1a后同一地區(qū)的水域面積已經(jīng)縮減至不足200hm?。而貴州某地的水域面積在2015年3月份達到了3400hm?,但在2016年3月份其水域面積驟降至不足2000hm?,水面縮減率超過42%。同樣在廣西百色某水庫中,其在2015年3月份監(jiān)測獲取的水域面積超過1150hm?,1a后該水庫水域面積驟減至不足600hm?,下降幅度超過了48%。由此可見在廣西、云南以及貴州等地因受到旱情影響而出現(xiàn)大面積水域縮減的情況,由此將會使得地下水水位逐漸下降,最終直接影響到西南地區(qū)人畜正常飲用水。

        2.3 旱災對農(nóng)作物影響

        監(jiān)測人員在使用遙感技術(shù)對西南地區(qū)農(nóng)業(yè)旱情進行監(jiān)測,并對獲取的監(jiān)測結(jié)果進行深入分析下,發(fā)現(xiàn)隨著旱情時間的不斷延長,當?shù)剞r(nóng)作物的長勢愈發(fā)惡劣。根據(jù)相關研究顯示,西南地區(qū)除四川外,在2015年3月—2016年3月間,各地農(nóng)作物生長活力植被指數(shù)均較生長季相比下降了至少6%。特別是小春作物包括冬小麥、油菜和甘蔗等受旱情影響作為嚴重。西南地區(qū)多省份地區(qū)出現(xiàn)了冬小麥、油菜等作物的大面積減產(chǎn),對當?shù)丶Z食供應產(chǎn)生了極大的不利影響。

        3 結(jié)束語

        本文通過結(jié)合西南地區(qū)以往監(jiān)測獲取的相關數(shù)據(jù)結(jié)果,通過對遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測中的應用方法等進行分析研究,指出遙感技術(shù)可以在幫助人們精準完成旱情遙感監(jiān)測的同時,使其能夠動態(tài)化地掌握地表可用水資源變化情況,并根據(jù)獲得的監(jiān)測結(jié)果對耕地受旱比例、農(nóng)作物受旱減產(chǎn)量以及旱情等級、嚴重程度等進行準確了解,對指導當?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展和集中解決旱情問題提供了重要的參考依據(jù),具有極為強大的應用價值。

        參考文獻

        [1]王玲玲.基于多源遙感數(shù)據(jù)四川省伏旱監(jiān)測[D].成都信息工程大學,2015.

        [2]殷飛,金世佳.遙感在農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測中的應用現(xiàn)狀與展望[J].干旱環(huán)境監(jiān)測,2015,29(2):87-92.

        [3]王麗濤,王世新,周藝,等.旱情遙感監(jiān)測研究進展與應用案例分析[J].遙感學報,2011,15(6):1315-1330.

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