“遙感在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用可以通過提供與整個(gè)季節(jié)不同規(guī)模的作物狀況相關(guān)的信息，幫助農(nóng)業(yè)實(shí)踐的演變面臨不同類型的挑戰(zhàn)。
作者：Cerexio|
(資料圖片)
編譯：唐詩 |
出新推出“產(chǎn)業(yè)洞察”欄目，聚焦各細(xì)分領(lǐng)域，解析各行業(yè)發(fā)展前沿等問題。本周推出衛(wèi)星遙感系列，本篇重點(diǎn)介紹衛(wèi)星遙感產(chǎn)業(yè)在采礦業(yè)中的應(yīng)用，歡迎大家關(guān)注、閱讀分享。
多年來，農(nóng)業(yè)不得不滿足各種需求，因此更需要采用創(chuàng)新的解決方案。在遙感技術(shù)方面，自 1950 年代以來，農(nóng)業(yè)部門很早就使用了它。然而直到最近，衛(wèi)星傳感器技術(shù)才出現(xiàn)。
現(xiàn)如今，農(nóng)業(yè)是衛(wèi)星遙感器的最大消費(fèi)者之一。通過使用衛(wèi)星遙感器提供的先進(jìn)衛(wèi)星圖像來監(jiān)測(cè)作物的生長(zhǎng)。與無人機(jī)圖片不同，衛(wèi)星技術(shù)可能會(huì)出現(xiàn)人眼不可見或無法觸及的問題。這可以作為一種預(yù)警機(jī)制，通過消除維護(hù)作物所涉及的風(fēng)險(xiǎn)和耗時(shí)的做法來拯救農(nóng)作物。
遙感衛(wèi)星能夠快速準(zhǔn)確地獲取地面信息，結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）等其他現(xiàn)代高新技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)情信息收集和分析的定時(shí)、定量、定位，客觀性強(qiáng)，不受人為干擾，方便農(nóng)事決策，使發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)成為可能。
使用拍攝的衛(wèi)星照片，專家比較圖像并可以快速注意到變化。那些實(shí)施其他工業(yè)4.0技術(shù)（例如預(yù)測(cè)和基于AI的分析）的人可以獲得有關(guān)如何避免任何風(fēng)險(xiǎn)的建議和寶貴見解。
將遙感技術(shù)注入農(nóng)業(yè)的整個(gè)過程稱為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。通過這種方式，農(nóng)民可以采用可行的方法施肥、植物保護(hù)、定量灌溉和更多的農(nóng)業(yè)活動(dòng)。這也使農(nóng)業(yè)能夠節(jié)省資源和總體成本。
01
使用衛(wèi)星遙感技術(shù)如何工作？
雖然現(xiàn)在許多衛(wèi)星和遙感器都在繞地球運(yùn)行，但每顆衛(wèi)星和遙感器都用于不同的目的，其覆蓋的面積也各不相同。當(dāng)涉及到大片土地的農(nóng)業(yè)時(shí)，衛(wèi)星遙感器通過一張圖像幫助監(jiān)測(cè)它們，無論其面積大小如何。或者可以拍攝作物集中部分的快照。因此，傳感器技術(shù)也可以提供土壤濕度圖。
由于軌道速度很慢，衛(wèi)星傳感器可以覆蓋地球的整個(gè)圓周。所有這些數(shù)據(jù)都被處理到一個(gè)“作物監(jiān)測(cè)平臺(tái)”中，用戶可以在幾分鐘內(nèi)評(píng)估作物并看到變化。
遙感和農(nóng)業(yè)是相輔相成的。這項(xiàng)技術(shù)與無人機(jī)、衛(wèi)星和其他平臺(tái)的基本工作原理幾乎相同。能量以光的形式從太陽傳播到地球。光波幾乎像海浪一樣傳播——一個(gè)波的峰值到下一個(gè)波的峰值之間的距離被稱為波長(zhǎng)。太陽發(fā)射的能量被稱為電磁能，是電磁頻譜的一部分。用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的波長(zhǎng)覆蓋了少量的電磁頻譜。
當(dāng)這種電磁能量撞擊植物時(shí)，根據(jù)能量的波長(zhǎng)和植物的類型，它可以被吸收、反射或傳輸。在人眼能夠看到綠色作物的地方，這意味著能量已經(jīng)反彈。這是因?yàn)橹参锏娜~綠素吸收了大部分能量，反射綠色。剩余的能量通過葉子傳遞并浸入地下。
遙感在農(nóng)業(yè)中的工作原理
通過監(jiān)測(cè)反射、吸收和傳輸?shù)哪芰浚瑐鞲衅髯R(shí)別“光譜”特征，這有助于確定某些植物物種的獨(dú)特特征。該技術(shù)可以根據(jù)健康和不健康的植物對(duì)這些功能進(jìn)行分類，警告農(nóng)民他們的作物有沒有出現(xiàn)問題。
02
衛(wèi)星圖像如何幫助解決農(nóng)業(yè)問題？
雖然衛(wèi)星遙感器只是拍下了一片莊稼的快照，但它不是任何常規(guī)類型的圖片。
使用提供高分辨率圖像的極其先進(jìn)的相機(jī)，農(nóng)民甚至可以在嚴(yán)重的作物問題變得不可逆轉(zhuǎn)之前檢測(cè)到它們。以下是傳感器技術(shù)幫助農(nóng)業(yè)部門的幾種方式：
識(shí)別營(yíng)養(yǎng)缺乏、雜草侵?jǐn)_、疾病和損害
監(jiān)測(cè)作物的顏色是了解植物健康狀況的關(guān)鍵方法之一。植物的顏色能夠讓農(nóng)民評(píng)估它接受的葉綠素水平，表明營(yíng)養(yǎng)吸收的程度。該衛(wèi)星部署了紅外和短波傳感器，這些傳感器描繪了如果光線改變平臺(tái)的顏色，葉子內(nèi)部會(huì)損壞。
歸一化差異植被指數(shù)（NDVI）是了解健康和不健康色覺的標(biāo)準(zhǔn)模型。即使在初始階段也能檢測(cè)到損害，使農(nóng)民有時(shí)間確保它不會(huì)擴(kuò)散到其他作物上，并試圖糾正任何植物已經(jīng)遭受的損害。
此外，衛(wèi)星遙感技術(shù)可以很容易地探測(cè)到任何污染或昆蟲攻擊。在農(nóng)作物數(shù)量眾多的地區(qū)，農(nóng)民很容易準(zhǔn)確地注意到污染的來源，并迅速阻止它們傳播。
監(jiān)測(cè)水況
農(nóng)民使用衛(wèi)星遙感技術(shù)來記錄土壤中鹽分的狀況及其健康狀況。當(dāng)有大量鹽物質(zhì)時(shí)，該技術(shù)將以更明亮的顏色突出顯示該部分。這向農(nóng)民表明，土壤需要更多的水，需要處理。相比之下，熱傳感器可以檢測(cè)缺水的地方。這是通過監(jiān)測(cè)熱量來完成的，熱量會(huì)變成較淺的色調(diào)。
由于人口增長(zhǎng)和糧食需求，預(yù)計(jì)到2050年灌溉土地將翻一番。它將減少水資源供應(yīng)，導(dǎo)致氣候變化，并導(dǎo)致其他環(huán)境變化。因此，監(jiān)測(cè)和評(píng)估農(nóng)業(yè)水資源對(duì)于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的糧食安全和發(fā)展至關(guān)重要。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)遙感成功地提供了水體、灌溉農(nóng)田、作物和土壤水分狀況以及各種尺度等準(zhǔn)確及時(shí)的信息。
觀察土壤條件
利用遙感 | 觀測(cè)的耕作土壤
對(duì)于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，監(jiān)測(cè)土壤至關(guān)重要。優(yōu)化作物管理的一些關(guān)鍵土壤參數(shù)包括土壤有機(jī)質(zhì) （SOM）、土壤質(zhì)地、土壤 pH 值、水分含量等。農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)還將提供冠層健康、生長(zhǎng)階段、產(chǎn)量、生物量和營(yíng)養(yǎng)密度。如果要研究作物生長(zhǎng)模式的變化，則需要強(qiáng)調(diào)作物性能與土壤條件之間的聯(lián)系。
災(zāi)害管理
衛(wèi)星遙感器的一個(gè)眾所周知的優(yōu)點(diǎn)是能夠幫助預(yù)測(cè)天氣狀況。將這項(xiàng)技術(shù)與地面?zhèn)鞲衅飨嘟Y(jié)合，對(duì)農(nóng)民來說可能是一筆巨大的財(cái)富。這些數(shù)據(jù)相結(jié)合，提供了關(guān)于損失評(píng)估的準(zhǔn)確信息。例如，排水框架不良的地區(qū)在季風(fēng)期間或任何時(shí)候降雨過多時(shí)都處于危險(xiǎn)之中。這反過來又會(huì)影響收成和產(chǎn)量。獲得這些信息可以幫助農(nóng)業(yè)行為者規(guī)劃未來的損害控制，并減少發(fā)生的附帶損害。它還可以預(yù)測(cè)其他自然災(zāi)害，為盡可能多地拯救農(nóng)作物提供時(shí)間。
用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)
在過去幾十年中引入新的耕作技術(shù)，幫助農(nóng)業(yè)跟上人口不斷增長(zhǎng)的糧食需求。使用遙感的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和作物測(cè)繪旨在提高作物產(chǎn)量并最大限度地減少對(duì)自然環(huán)境的壓力。人工智能或物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代技術(shù)已被證明在這方面很有用。遙感在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用也被用來提高作物的生產(chǎn)力。
監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)氣候變化
遙感概念和在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用在通過量化海洋、陸地和大氣的時(shí)間狀態(tài)來理解氣候變化方面取得了許多進(jìn)展。雖然技術(shù)可以檢測(cè)天氣和氣候變化，但沒有像這個(gè)那么精確。在農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)方面，天氣起著重要作用，并將決定產(chǎn)量結(jié)果。因此，這項(xiàng)技術(shù)已被證明是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)氣候變化的寶貴工具。
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