How it Works: Agricultural Monitoring
with Satellites
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| 工業用 POE https://tw.mitscomponent.com/products_detail_240.htm |
來源：新三农研究
一、什麼是遙感？
遙感(Remote sensing)是指一種非接觸的、遠距離的探測技術。是透過人造地球衛星上的遙測儀器，把對地球表面實施感應遙測，和資源管理的監視(如樹木、草地、土壤、水、礦物、農家作物、魚類和野生動物等的資源管理)，結合起來的一種新技術。
遙感技術具有覆蓋面積大、重訪週期短、獲取成本相對低等優勢，對大面積露天農業生產的調查、評價、監測和管理，具有獨特的作用。
遙感技術具有覆蓋面積大、重訪週期短、獲取成本相對低等優勢，對大面積露天農業生產的調查、評價、監測和管理，具有獨特的作用。
二、農業遙感的發展
從 20 世紀 70 年代，出現民用資源衛星後，農業成為遙感技術最先投入應用和收益顯著的領域。特別是隨著高空間、高光譜和高時間分辨率遙感數據的出現，農業遙感技術在長時間序列作物長勢動態監測、農作物種類細分、田間精細農業資訊獲取等關鍵技術方面，得到了突破。
農業遙感監測主要以作物、土壤為對象，利用地物的光譜特性，被用來進行作物長勢、作物品質、作物病蟲害等方面的監測。
農業遙感監測主要以作物、土壤為對象，利用地物的光譜特性，被用來進行作物長勢、作物品質、作物病蟲害等方面的監測。
1、農業資源調查。包括耕地資源、土壤資源等現狀資源的調查，以及土地荒漠化和鹽漬、農田環境污染、水土流失等動態監測，提供各類資源的數量、分布和變化情況，以及基於調查的各類資源評價，提出應該採取的對策，用於農業生產的組織、管理和決策。
2、農作物估產。包括小麥、玉米、水稻、棉花等大宗農作物的長勢監測和產量預測，也包括牧草地產草量估測、果樹長勢監測等。
3、農業災害預報。包括農作物病蟲害、冷凍害、洪澇旱災、乾熱風等動態監測，以及災後農田損毀、作物減產等損失調查和評估。
4、精準農業。主要是利用高空間分辨率的衛星數據，進行農田面積和分布的現狀調查，以及針對農田精准化施肥、施藥和灌溉進行的農田尺度的作物長勢、病蟲害和土壤水分等資訊的監測。
5、針對不同的應用，不同空間分辨率的光學遙感，與微波遙感優勢各異。如高空間分辨率的遙感數據，主要應用田間尺度的精確農業，而高時間分辨率廣覆蓋遙感數據，主要應用於大面積農作物長勢監測。根據各類遙感數據的特點，其主要應用領域如表 1 所示。
三、農業遙感技術的發展趨勢
1、新一代農業無人機技術應用
無人機( Unmanned aerial vehicle,UAV) 作為一種由動力驅動、機上無人駕駛、可重複使用的新型遙感平台，具有優於其他遙感平台的靈活性、即時性等特點。
特別是隨著可見 - 近紅外線航空成像光譜儀、航空 CCD 數位相機的小型化，使得隨時獲取釐米級空間分辨率的可見- 近紅外光圖像成為可能，所以無人機遙感系統，目前在環保、農業、救災等應用領域，得到了迅速的拓展。
特別是隨著可見 - 近紅外線航空成像光譜儀、航空 CCD 數位相機的小型化，使得隨時獲取釐米級空間分辨率的可見- 近紅外光圖像成為可能，所以無人機遙感系統，目前在環保、農業、救災等應用領域，得到了迅速的拓展。
農業衛星遙感技術受到天氣、軌道週期、空間分辨率等的影響，對田間尺度的農情監測，還存在很多不足，往往很難即時提供高品質的遙感數據，無人機遙感可以與大面積衛星遙感相互配合，形成多尺度的農情資訊監測網。
無人機遙感可以發揮在農田精細尺度，和動態連續監測的優勢，應用於農田地塊邊界和面積調查、農作物種類辨識和統計、農作物長勢分析、農作物養分和土壤水分監測等，特別在農業災後快速評估方面，無人機遙感技術將發揮獨特的作用。
無人機遙感可以發揮在農田精細尺度，和動態連續監測的優勢，應用於農田地塊邊界和面積調查、農作物種類辨識和統計、農作物長勢分析、農作物養分和土壤水分監測等，特別在農業災後快速評估方面，無人機遙感技術將發揮獨特的作用。
2、農業地面傳感網與遙感技術結合
目前，基於有線和無線感測器的，各類地基觀測技術和組網建設，逐步發展和完善，為衛星遙感的地表參量反演、模型同化和耦合、精度驗證等工作，提供了重要的真實性資訊。
在農業領域，基於現代物聯網技術的農業地面感測網，在智慧溫室與大田精準作業管理方面，得到了快速應用。
特別是各類自動採集作物葉面到冠層、土壤表層到剖面理化資訊，以及農田氣溫、濕度、光照等，環境資訊的感測器不斷出現，加上無線傳輸網和智慧控制系統，使得農田資訊地面採集的便捷性、精確性、時效性，得到了顯著的提高。
在農業領域，基於現代物聯網技術的農業地面感測網，在智慧溫室與大田精準作業管理方面，得到了快速應用。
特別是各類自動採集作物葉面到冠層、土壤表層到剖面理化資訊，以及農田氣溫、濕度、光照等，環境資訊的感測器不斷出現，加上無線傳輸網和智慧控制系統，使得農田資訊地面採集的便捷性、精確性、時效性，得到了顯著的提高。
3、農業專業模型與遙感技術的耦合
遙感技術的優勢在於多尺度、多波段、多實相地，提供大範圍的對地觀測數據，能夠即時獲取地表特徵資訊，如植被指數、亮度指數和地表輻射溫度等，並透過定量反演，進一步獲取地表特徵參數如地表反射率、葉面積指數、土壤水分含量等。
但是農業遙感，特別是農作物遙感監測，作物高度、葉面積、生物量等關鍵屬性，在生育期是連續變化的動態過程，單靠遙感數據，很難保證觀測的連續性。
因此，大量的研究是將各種農業專業模型，如作物生長模型、地表能量平衡模型等，與遙感數據進行耦合或同化，來彌補遙感觀測時間分辨率的缺陷。
但是農業遙感，特別是農作物遙感監測，作物高度、葉面積、生物量等關鍵屬性，在生育期是連續變化的動態過程，單靠遙感數據，很難保證觀測的連續性。
因此，大量的研究是將各種農業專業模型，如作物生長模型、地表能量平衡模型等，與遙感數據進行耦合或同化，來彌補遙感觀測時間分辨率的缺陷。
新的發展趨勢，一是提高傳統農業專業模型的適用性，克服模型完全以農田小區試驗為樣本，較少考慮地物空間異質性的缺點；二是發揮星地多源數據的優勢，結合地面感測網，提高資訊採集的週期性；三是重視遙感數據產品的標準化和業務化，如 MODIS 系列數據產品，可以業務化提供 8d 植被指數、葉面積等數據產品，使得傳統農學家更容易將遙感數據，引入到各類農業專業模型中。
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