說(shuō)到衛(wèi)星遙感，大家多數(shù)會(huì)聯(lián)想到遙不可及的浩瀚宇宙，以及逐夢(mèng)太空的航天科技。那么，“翱翔九天”的航天和“接地氣”的農(nóng)業(yè)有著怎樣的聯(lián)系呢？4月24日是中國(guó)航天日，為此中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所近期舉辦了中國(guó)航天農(nóng)業(yè)農(nóng)村遙感監(jiān)測(cè)主題宣傳活動(dòng)，告訴公眾中國(guó)航天與農(nóng)業(yè)有著密不可分的聯(lián)系，農(nóng)業(yè)遙感從高分衛(wèi)星中獲取了大量的應(yīng)用數(shù)據(jù)，從而更好地服務(wù)于中國(guó)農(nóng)業(yè)事業(yè)。農(nóng)業(yè)農(nóng)村遙感監(jiān)測(cè)實(shí)踐，是中國(guó)航天揚(yáng)帆起航、逐夢(mèng)九天的參與者，也是中國(guó)航天跨越式發(fā)展直接應(yīng)用者、受益者。農(nóng)業(yè)農(nóng)村遙感實(shí)踐，將在中國(guó)馳騁星河的波濤下走向輝煌。

高分觀測(cè)衛(wèi)星提供精準(zhǔn)大數(shù)據(jù)

1970年，中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”發(fā)射成功。隨著一顆又一顆衛(wèi)星的升空，20世紀(jì)80年代，我國(guó)就開(kāi)始了農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用，經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，監(jiān)測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)拓展到農(nóng)作物估產(chǎn)、農(nóng)業(yè)災(zāi)害、農(nóng)業(yè)重點(diǎn)工程、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展等領(lǐng)域，衛(wèi)星遙感技術(shù)已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域重要的信息來(lái)源。

特別是2018年高分六號(hào)衛(wèi)星在甘肅酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功發(fā)射，這是國(guó)內(nèi)第一顆搭載了能有效辨別作物類型的高空間分辨率遙感衛(wèi)星，將與在軌的高分一號(hào)衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行，大幅提高農(nóng)業(yè)對(duì)地監(jiān)測(cè)能力，加速推進(jìn)“天空地”數(shù)字農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)和數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村建設(shè)，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

高分六號(hào)首次在衛(wèi)星傳感器中配置了能有效反映作物特有光譜特性的“紅邊”波段，能夠顯著提升作物精準(zhǔn)識(shí)別能力，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)玉米、大豆、棉花、馬鈴薯等同期生長(zhǎng)的大宗作物和大蒜、生姜、枸杞等經(jīng)濟(jì)作物的田塊級(jí)精細(xì)識(shí)別，為高精度、定量化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和農(nóng)業(yè)資源環(huán)境要素監(jiān)測(cè)提供可靠的支撐手段。

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所是國(guó)產(chǎn)高分衛(wèi)星農(nóng)業(yè)農(nóng)村遙感應(yīng)用單位。農(nóng)業(yè)遙感團(tuán)隊(duì)研究員劉佳介紹，高分六號(hào)精、寬、高的功能特點(diǎn)，適應(yīng)了農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)時(shí)效性和準(zhǔn)確性高、覆蓋范圍廣的要求，在作物種植面積變化監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)資源本底調(diào)查中，實(shí)現(xiàn)了高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)全部替代國(guó)外同類數(shù)據(jù)，打破了農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)中分辨率和高分辨率數(shù)據(jù)長(zhǎng)期依賴國(guó)外衛(wèi)星的局面。

天地一體化遙感技術(shù)服務(wù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村

衛(wèi)星遙感在農(nóng)業(yè)農(nóng)村有哪些應(yīng)用？實(shí)際上，目前衛(wèi)星遙感在農(nóng)業(yè)資源調(diào)查、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)政策效果評(píng)價(jià)、農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測(cè)中都發(fā)揮著重要作用。

農(nóng)業(yè)遙感團(tuán)隊(duì)常年從事農(nóng)情遙感監(jiān)測(cè)，為我國(guó)糧食生產(chǎn)提供實(shí)時(shí)的信息參考。相比統(tǒng)計(jì)信息，遙感信息可以獲取目標(biāo)的空間分布將“是什么？種在哪？有多少？”三個(gè)維度的信息，全部展示出來(lái)。

通過(guò)衛(wèi)星，可以觀測(cè)到單一作物在全國(guó)的實(shí)際種植面積，結(jié)合各個(gè)品種的單產(chǎn)，就能算出大概的產(chǎn)量，同時(shí)，衛(wèi)星還會(huì)長(zhǎng)期觀測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)，根據(jù)生長(zhǎng)情況，不斷調(diào)整估算數(shù)據(jù)。劉佳解釋：“比如小麥，在拔節(jié)以后就開(kāi)始估算產(chǎn)量。但在此之前，長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)早已開(kāi)始，為作物管理提供依據(jù)。”長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)可以監(jiān)測(cè)作物葉面積指數(shù)、葉綠素含量、氮含量、氮累積量等，通過(guò)這些參數(shù)，進(jìn)行長(zhǎng)勢(shì)評(píng)價(jià)，可以幫助監(jiān)測(cè)者計(jì)算施肥量，以及何時(shí)適合施肥、澆水等。此外，長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)還可以作為預(yù)測(cè)作物品質(zhì)的依據(jù)。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，除了監(jiān)測(cè)農(nóng)作物種植情況，農(nóng)業(yè)農(nóng)村遙感還可以監(jiān)測(cè)耕地土壤墑情、大宗農(nóng)作物病害等。“像大豆和玉米都是同一個(gè)生長(zhǎng)期，在以前沒(méi)有紅邊波段的時(shí)候，這兩種作物要把它識(shí)別出來(lái)的話，很困難。搭載紅邊波段以后，這兩種作物就能很容易的識(shí)別出來(lái)。這對(duì)我們像東北地區(qū)農(nóng)作休耕效果的監(jiān)測(cè)起了很大的作用。”劉佳說(shuō)。

以衛(wèi)星遙感觀測(cè)結(jié)合農(nóng)村承包地確權(quán)登記數(shù)據(jù)，采用兩年衛(wèi)星影像對(duì)比，就可以獲得實(shí)際休耕的面積。再和地方上報(bào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，就可以得到更加準(zhǔn)確的休耕數(shù)據(jù)，這可以為耕地輪作休耕補(bǔ)貼的發(fā)放，提供客觀的數(shù)據(jù)保障。也就是說(shuō)，通過(guò)衛(wèi)星觀測(cè)，可以看出某一塊地去年和今年種植情況，如果去年種了，今年沒(méi)種，則可認(rèn)定確實(shí)是休耕。“對(duì)耕地輪作的監(jiān)測(cè)，2015年開(kāi)始試點(diǎn)，2017年在全國(guó)推廣。這種監(jiān)測(cè)可以精確到每一戶每一塊地。”劉佳說(shuō)。

隨著這些數(shù)據(jù)的深入應(yīng)用，高分?jǐn)?shù)據(jù)已成為農(nóng)業(yè)農(nóng)村遙感的主要數(shù)據(jù)源，使以天地一體化的感知技術(shù)為服務(wù)手段的農(nóng)業(yè)農(nóng)村監(jiān)測(cè)、調(diào)查、管理方式不斷創(chuàng)新，加速變革了“上圖入庫(kù)”“以圖管地”“到戶到地”等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)監(jiān)管模式。據(jù)介紹，在農(nóng)村人居環(huán)境整治、農(nóng)村宅基地利用、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)監(jiān)測(cè)監(jiān)管等方面也積極開(kāi)展了遙感監(jiān)測(cè)工作，為農(nóng)業(yè)農(nóng)村的數(shù)字化管理和科學(xué)決策提供數(shù)據(jù)支撐。

遙感技術(shù)推進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展和應(yīng)用

隨著高分遙感和我國(guó)其他現(xiàn)代信息技術(shù)的高速發(fā)展，集成應(yīng)用衛(wèi)星遙感、航空遙感、地面物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的天空地一體化農(nóng)情信息獲取，以及北斗自動(dòng)導(dǎo)航與測(cè)控、農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)測(cè)等一批核心關(guān)鍵技術(shù)取得重要突破，為我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

目前，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所已在山東、陜西和四川等地建立了智慧果園，應(yīng)用高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取果園生長(zhǎng)信息，為施肥、撒藥和除草等果園機(jī)器人提供準(zhǔn)確的作業(yè)配方，實(shí)現(xiàn)果園的智能化科學(xué)管理。

以果園為例，遙感技術(shù)可以對(duì)農(nóng)田地塊的位置、形態(tài)、環(huán)境甚至農(nóng)戶情況等多維信息進(jìn)行分析，可以為農(nóng)戶提供決策的依據(jù)，可以通過(guò)智能化的水肥一體化系統(tǒng)，自動(dòng)控制水肥的供給，還可以通過(guò)自動(dòng)駕駛技術(shù)，大型機(jī)械實(shí)現(xiàn)無(wú)人作業(yè)。

“將遙感影像圖與物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人機(jī)、農(nóng)機(jī)裝備等進(jìn)行連接，可以幫助農(nóng)戶進(jìn)行精細(xì)地灌水、用肥、用藥，達(dá)到節(jié)本增效的目的，這就改變了我們以前靠經(jīng)驗(yàn)、憑感覺(jué)的生產(chǎn)方式，而是用數(shù)據(jù)來(lái)生產(chǎn)，用數(shù)據(jù)來(lái)賦能農(nóng)業(yè)農(nóng)村的發(fā)展，這就是智慧農(nóng)業(yè)。”中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所副所長(zhǎng)吳文斌說(shuō)。

吳文斌介紹，目前我們已經(jīng)突破了一批高分?jǐn)?shù)據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大范圍高分衛(wèi)星農(nóng)業(yè)農(nóng)村遙感專題產(chǎn)品生產(chǎn)和信息服務(wù)，已構(gòu)建了38種農(nóng)業(yè)農(nóng)村遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品，向全社會(huì)提供服務(wù)及技術(shù)支持。比如充分利用高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)在空間分辨率、時(shí)間分辨率和光譜分辨率方面的優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)開(kāi)展了我國(guó)大蒜、生姜、蔬菜、檳榔、橡膠等特色作物種植區(qū)分布，為地方和企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)數(shù)據(jù)支持。從2019年開(kāi)始，為地方政府提供全國(guó)最新高分大蒜種植面積遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果，為我國(guó)大蒜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供信息支撐。

吳文斌表示，未來(lái)10到20年是我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵期，國(guó)家高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)重大專項(xiàng)和《國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》的實(shí)施，帶動(dòng)了空間信息技術(shù)應(yīng)用發(fā)展，提高了農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用能力，國(guó)產(chǎn)遙感數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)農(nóng)村中發(fā)揮了越來(lái)越重要作用。但與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)相比，與推進(jìn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和鄉(xiāng)村振興的新形勢(shì)要求相比，我國(guó)遙感衛(wèi)星資源建設(shè)明顯滯后，亟須加強(qiáng)建設(shè)滿足農(nóng)業(yè)農(nóng)村實(shí)際需求的天基觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，填補(bǔ)我國(guó)農(nóng)業(yè)遙感觀測(cè)領(lǐng)域的欠缺，加速國(guó)產(chǎn)遙感信息服務(wù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，更有力地支撐政府部門宏觀決策管理，更好地服務(wù)國(guó)家“藏糧于地”戰(zhàn)略和國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略。