油菜冻害的光谱特征分析文献综述

 2022-08-29 11:06:41

作物冻害遥感监测应用综述

摘要：由于对自然灾害的认识、了解和控制的局限，使我国农业产量每年都因自然灾害而蒙受巨大的损失。随着科学技术的不断发展我们将遥感监测引入农业生产的应用中，通过遥感监测技术对农业自然灾害做出更全面，更准确，更迅速的监测和评估。对于自然灾害的准确和迅速的评估对灾情的分析、救灾工作的安排以及农产品的市场经济的宏观调控都具有一定的贡献。遥感监测在农业中的应用和发展，对于农业经济有着重要的意义。了解遥感的发展历程及现阶段遥感在农业中的应用，可以为我们进一步发展遥感在农业中的应用提供坚实的基础。本文主要总结介绍遥感及遥感在农业中的发展应用。为进一步深入研究冻害监测中的遥感应用奠定基础，在已有的基础上不断创新拓展新的领域和方法。

关键词：遥感; 冻害; 监测; 发展史

1引言

遥感是在20世纪60年代初发展起来的一门远距离观测、记录，观测对象存在状况的新技术。（张宏名，1995）1960年，美国海军研究局的Evelyn.L.Pruitt最早提出“遥感”一词。1961年美国国家科学院和国家研究理事会资助下，在密歇根大学召开“环境遥感国际研讨会”，之后遥感作为一门独立学科，迅速发展起来。随着遥感技术的不断发展，其应用范围也不断扩大。科学家们开始不断尝试着在遥感资料和农情统计资料之间建立一定的联系，通过遥感来监测农作物生长状况。由于世界气温带的变化、局部低温的出现和灌溉引起的低温的出现，科学家们不得不对冷害做出更深入的探究。对于遥感的冷害监测我国的研究内容有：冷害的生理机制及与低温冷害相关的田间监测、室内模拟模型的建立、预警系统设计和损失估测。(王以柔等，1986;李平等，1990;刘布春等，2003; )而国外的研究主要是对作物幼苗期的研究，包括：对作物冻害的生理特性的研究和缓解方式。（Chu ＆Lee，1989; Szalai et al．2000；Farooq et al．2009)

2 遥感监测及其在冻害监测中的应用的历程

2.1 国外的遥感发展史

国外地面遥感开始于1849年法国人AimeLaussedat制定了摄影测量计划，测制了万森堡图。之后进入空中摄影遥感阶段：Gaspard Felix Tournachon在1858年用系留气球拍摄了法国巴黎的俯视图片。1860年，J.W.Black与S.King乘气球在630m的高空，拍摄了美国波士顿市的照片。1903年，1903年，J.Nenbronner设计了一种捆绑在鸽子上的微型相机，为实用化的航空摄影遥感技术奠定了一定的基础。第一次世界大战将航空摄影应用与军事侦探，同时判读像片的水平也有了极大的提高。一战以后，航空摄影的重心从军事转移到商务和科学研究。1924年，彩色胶片的发现，丰富了航空摄影对地面目标的信息记录。二战中，微波雷达和红外技术应在军事侦查中的使用，进一步扩展了遥感探测的电磁波谱段。二战以后的一些著作与期刊如：《航空象片：应用于判读》、《航空摄影与航空测量》以及美国创刊的《摄影测量工程与遥感》等为遥感发展成一门独立的学科在理论方法做出了充分准备。二十世纪三十年代航空照片开始应用于在农业，1930年美国农业协调部系统地为其农场和大牧场的土地和森林拍摄了照片以供农业研究。随着科学技术的不断发展，苏联于1957年10月4日发射的第一颗人造地球卫星成功地进入太空,开创了航天遥感的新时代。1960年，美国宇航局(NASA)发射Tiros-1对全球南北纬55°之间的云盖进行观测和照相,标致着航天器观测的开始。1971年世界上最早建立且功能较为完善的地理信息系统——加拿大的地理信息系统（CGIS），正式开始运行。在此之后，科学技术比较先进的国家都纷纷建立了自己的地理信息系统。例如：法国的深部地球物理信息系统和地理数据库系统（GITAN）,美国的地理信息系统（GIRAS）以及日本国的数字国土信息系统。

随着计算机技术的广泛应用，地理信息系统GIS以其强大的数据管理功能和空间分析功能开始应用于灾害评价。美国在灾害风险评价方面做了大量工作，例如对加利福尼亚州的自然灾害进行了风险评价。Blaiki等从致灾因子、孕灾环境和承灾体综合作用的角度系统的总结了资源开发和自然灾害的关系。德国保险业根据不同地区遭受河流洪水的风险程度不同，为了确定一定区域内的保费需要，将整个德国划分为低风险暴露区、中风险暴露区和高风险暴露区3个地区。Shanker Kumar Sinnakaudan通过对组成洪水灾害的降水等气象因子以及人类活动等影响因子的分析，利用GIS技术和HEC-6水力模型，对Pari河流域的洪水灾害进行了风险评价。

目前，由于“3S”技术的不断发展，集地理信息系统(G工S)技术、遥感技术(RS ) ,全球定位系统(GPS)于一体，构成了对空间数据实时进行采集、更新、分析和处理，为低温冻害的研究提供了一种切实有效的工具。其中遥感技术具有获取信息范围广、速度快、信息广的特点。由于低温冻害的核心是低温，国外许多专家学者提出了利用NOAA/AVHRR通道资料反演地面温度的分裂窗算法，如Price J. C等。

2.2国内的遥感发展史

我国遥感技术的发展进程相对来说起步较晚且还处于发展阶段。50年代我国才组建了专业的飞行队伍开始航空拍摄及应用。60年，我国通过航空摄影技术完成了大部分地区的测量工作。并且设立航空摄影课程培养专业人材，为遥感的发展注入了新的活力。70 年代初,1970年4月24日，我国成功地发射了第一颗人造地球卫星，卫星正常运行并按原定计划返回,同时拍摄了清晰的卫星图片。80年代是我国遥感事业的一个活跃期，1980年，我国建立了第一个地理信息系统的研究室。1981年，我国成立了国家遥感中心。1984年6月到1986年12月，湖南省遥感中心、航天部五院501所及中国科学院空间物理所等单位共同合作，开展了我国首次“国土调查多平台遥感预试验”、遥感找矿预测、1∶5万区调填图、水情实时监测等示范类应用研究，并编写了我国的第一本《地物波谱数据库》。1988年9月7日，太原卫星发射中心成功地发射了由我国自行设计、自主研制的第一颗极地轨道气象卫星“风云1号”。经 80 年代到90 年代初的发展，我国相继完成了从单一的黑白摄影到彩色、彩红外、多波段摄影等多模式、功能综合的航空遥感，迅速的缩短了我国与国外先进水平之间的差距。二十世纪出的十年中，973计划和863计划的指导下，2001年，朱镕基总理与欧盟主席、西班牙总理会谈确定中欧伽利略合作计划；2003年，我国与欧洲共同体及其成员国签订了关于全球卫星导航-伽利略计划合作的协定；2005年2月，我国作为成员国之一成立了国际地球观测组织（GEO）。我国的遥感事业不断的发展，开始对国际形成影响，在国际合作中发挥重要作用。

现在我国的一些项目已达到世界先进水平，据不完全统计，目前已授权和申请受理的国家发明专利1368项，形成国际和国内标准120余项，在国内外发表学术论文5680余篇，开发原型硬件系统和软件系统达400余个，申请软件著作权1000余项。(国家遥感中心http://www.nrscc.gov.cn/nrscc/ygzx30znzt/)

2.3遥感在冻害监测中的应用

科学是一个及其宽泛的概念，科学的发展依赖于各个科学共同发展，因此在遥感技术的发展被不断的应用到各个领域。国际上逐渐开始探索遥感技术该如何应用于农业、服务于农业。遥感技术开始被用于农业气象监测，预测各种自然灾害的来临、记录各种自然灾害是的气象情况。目前已有不少的国内外学者探索了通过遥感监测技术，估测农作物冻害程度，记录、统计冻害过程的方法。但是有关的探索主要集中在对小麦和棉花的对冻害遥感数据所反映的冻害状况准确性的验证、对遥感监测数据的统计分析以及遥感监测的数据与植物生理之间的联系。（李章成，2009）一下是部分我国遥感对冻害监测的应用的探索：

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