摘要:精準農業是現代農業的重要組成部分，它通過各種技術手段獲取農田內不同單元小區農作物的生長環境信息，并由此實現整個生產過程的精細化、準確化的農業微觀經營管理。由于遙感技術能在不同的電磁譜段內周期性地采集地表信息，因此隨著遙感技術的發展，其在精準農業領域開始發揮越來越大的作用，并在指導農田灌溉、施肥、病蟲害防治、雜草控制及收獲等方面均已有很多成功的應用。為使人們對遙感在精準農業中的應用有一總體了解，在概述遙感技術在精準農業領域應用進展的基礎上，對其研究現狀進行了分析總結，還對其發展進行了展望，并指出了技術方法的改進、新數據的應用、多源數據整合、遙感數據與農學/作物模型的整合以及監測技術的系統化是促進遙感技術在精準農業中發揮更大作用的主要研究內容。

　　關鍵詞:遙感;精準農業;應用進展;展望

　　0引言

　　精準農業(PrecisionAgricultureorPrecisionFarmingorPrecisionCropManagement)又稱精細農業、精確農業、精準農作和處方農業。精準農業基于農田作物和環境的空間差異性，是通過各種技術手段來獲取農田內不同單元的農田信息，并由此利用變量技術來進行農田優化管理，以便實現生產過程精細化、準確化的農業經營管理系統［1］。

　　1遙感在精準農業中的應用進展

　　遙感可為精準農業提供以下兩類農田與作物的空間分布信息:一類是基礎信息，這種信息在作物生育期內基本沒有變化或變化較少，主要包括農田基礎設施、地塊分布及土壤肥力狀況等信息;另一類是時空動態變化信息，包括作物產量、土壤熵情、作物養分狀況、病蟲害的發生/發展狀況、雜草的生長狀況以及作物物候等信息。

　　1．1基礎信息獲取

　　(1)農田基礎設施調查。主要包括農田道路、水利設施等，是農業生產和農田管理的基礎保障。掌握區域農田基礎設施的空間分布狀況，是現代農業生產中充分發揮這些設施作用的前提。

　?。?)地塊分布調查。精準農業中的變量管理技術是通過將農田分為較小的管理單元來實現，被定義為“農田中產量限制因子均一并且適合進行統一作物投入的田塊”［6］。與早期精準農業“farmingbyfoot”的概念相比，基于管理單元進行的精準耕作更具有可操作性。

　　1．2時空動態變化信息的獲取及利用

　　下面從農田灌溉、施肥、病蟲害防治、雜草控制及作物收獲等5個方面對遙感技術在現代農業領域的應用進行說明。

　　(1)指導農田灌溉。精準農業可根據不同作物不同生育期的土壤墑情和作物需水量，通過實施適時適量灌溉來節約水資源，以提高水資源的生產效率。

　　農田尺度的作物干旱信息是實現精準灌溉的前提。遙感領域比較成熟的旱情監測方法主要有熱慣量法［15］、條件溫度指數法［16］、距平植被指數法［17］、條件植被指數法［18］、作物缺水指數法［19］、供水植被指數法［20］、條件植被溫度指數法［21］、垂直干旱指數法和基于微波遙感的監測方法［22］等。不同旱情監測方法的應用范圍不同，熱慣量法比較適合植被覆蓋度低的地方;作物缺水指數法比較適合植被覆蓋度高的地區;距平植被指數法、條件植被指數法、條件溫度指數法在植被生長茂盛階段的應用效果較好，但需要有長時間序列的遙感影像資料積累;用條件植被溫度指數方法監測目標區域的土壤含水量，則要求獲取從植物萎蔫時的土壤含水量到田間植物持水量變化范圍的條件植被溫度指數;微波遙感是進行土壤含水量監測的一種有效方法，但如何結合作物的生長信息進行旱情評價以及如何獲取土壤較深層的熵情狀況還需要進一步的研究。如何發展一種適合農田尺度應用，并綜合考慮土壤供水和作物需水的旱情遙感監測方法，將會成為主要的研究方向。

　　(2)指導施肥。農業變量施肥即根據土壤養分含量和作物養分脅迫的空間分布來精細準確地調整肥料的投入量，以獲取最大的經濟效益和環境效益［24］，但這需要在了解土壤中各種養分的盈虧情況的同時，實時掌握作物的養分狀況，以便做到科學施肥，在減少因過量施肥而造成的環境污染的同時，降低成本。

　　2存在的問題及展望

　　2．1存在的問題

　　限制遙感技術在精準農業中進一步應用的主要因素如下:

　　(1)精度問題。由于受大氣狀況、數據質量以及反演模型本身的適用性等因素的影響，總體上農田尺度作物的生理參數、生化參數和環境參數的反演精度通常只能達到80%～85%，甚至更低，這一精度無法滿足精準農業對農田信息的需求。

　　(2)時空精細度問題。當前主要的對地觀測數據在時空精細度上不能滿足精準農業的要求。以天或幾天為頻率對一個區域進行重訪的遙感數據(如MODIS)，其空間分辨率大都低于百米級，這一尺度遠大于傳統地塊的大小，易出現不同作物或耕地與非耕地的混合像元問題，更無法反映田塊內部的差異性;而擁有30m以上空間分辨率的遙感數據(如LandsatTM/ETM、SPOT5、CBERSCCD)，其重訪周期大都在8～26d，而現實的天氣狀況還會延長有效數據的獲取周期，使得無法動態、實時跟蹤作物的生長狀況。

　　2．2研究展望

　　針對上面幾個問題，遙感技術需要從以下幾個方面進行突破，以滿足精準農業的需求:

　　(1)新參數反演技術的研發。進一步推動遙感技術的發展，在農田作物及環境參數獲取上要發展新的方法與模型，另外，新的方法在提高反演精度的同時，還要考慮模型的效率和可推廣性。

　　(2)新數據的應用。近年來涌現出一批新型的遙感數據，包括米級分辨率的雷達數據，如RadarSat－2、TerraSAR和CosmoSkyMed，也包括了一些具有高重訪周期的高分辨率光學遙感數據，如去年開始運行的RapidEye和今年開始分發數據的WorldView－2，還包括一些高重訪周期的中分辨率數據，如HJ－1CCD等。新型的雷達遙感包括了C和X波段，可獨立或協同獲取作物及土壤信息。這兩種新型光學遙感數據與以往定位于土地利用/覆蓋大比例尺調查的高分辨率遙感數據(QuickBird、IKONOS)不同，其在縮短重訪周期的同時，還增加了波段數，特別是專用于植被監測的紅邊波段，可更好地用于農田尺度的作物監測。需要開展應用研究，以發展基于新型數據的作物及環境信息的獲取方法。

　　結論

　　農業問題是全球可持續發展的基本問題，一直是國際上人們關注的焦點。精準農業是農業實現低耗、高效、優質、環保的根本途徑，是世界和我國農業發展的最佳選擇。遙感技術已經在農田基礎狀況調查及指導農田灌溉、施肥、病蟲害防治、雜草控制、收獲等領域取得了成功的應用，已成為精準農業獲取時空變化的農田信息的主要手段。針對耕地少、水資源短缺、環境保護壓力大和農業生產高度分散的國情，遙感信息支持下的精準農業是發展方向之一，其可以在挖掘潛力、降低成本的同時，減少化肥、農藥對環境的污染，以便獲得經濟效益、社會效益、生態效益的同步增長和持續發展。隨著監測精度、監測結果的時空精細程度、監測成本等問題的進一步解決，遙感技術在精準農業中的應用將更加廣泛，并會對精準農業的信息獲取模式進行更新，以及促進精準農業的推廣和發展。

　　參考文獻:

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　　蒙繼華1，2，吳炳方1，杜鑫1，張飛飛1，張淼1，董泰峰1