摘要：在全球人口增长与粮食需求攀升的背景下，提升作物单产能力成为保障粮食安全的关键。卫星遥感技术凭借其广覆盖、实时性和低成本优势，在耕地资源调查、农业灾害监测、作物长势评估等方面发挥着重要作用。本文详细阐述了卫星遥感技术赋能作物单产能力提升的原理、应用领域、具体案例、面临的挑战及应对策略，并展望了其未来发展趋势。
在全球人口持续增长、粮食需求不断攀升的背景下，提升作物单产能力成为保障国家粮食安全、推动农业可持续发展的关键所在。卫星遥感技术作为现代信息技术与农业深度融合的产物，为作物单产能力的提升提供了新的解决方案。它通过获取农田空间分布、形态特征、植被状况等数据，为农业生产提供了科学依据和技术支持，在耕地资源调查与监测、农业资源评价与规划、农业环境监测与评估、农业灾害监测与预警等方面发挥着重要作用。
卫星遥感技术是利用航空或卫星遥感影像获取农田信息的一种技术手段。其基本原理是通过接收和解译遥感影像中的反射、辐射等信息，获取农田的空间分布、形态特征、植被状况等数据，以实现对农田资源的监测和评估。根据数据来源可分为航空遥感和卫星遥感，根据数据类型可分为光学遥感、热红外遥感、微波遥感等。
不同地物在电磁波谱的各个波段具有独特的“反射、发射与吸收签名”。例如，绿色植物在可见光波段的反射光谱独具一格，一到近红外波段，反射率更是显著提高，而土壤、水体等其他地物则呈现出不同的光谱景象。通过对这些光谱差异的分析，农作物、农田边界等农业要素能够被精准区分开来。依据植被在不同波段的光谱特性，科学家们开发出了一系列植被指数，如归一化植被指数（NDVI），它通过近红外波段与红光波段反射率的差值和两者之和的比值计算得出。NDVI值越高，表明植被生长越茂盛，生物量越大。通过计算和分析这些植被指数，农作物的长势、叶面积指数、生物量等关键参数得以掌握，产量潜力也能提前预估。
卫星遥感技术对耕地资源进行了全面的调查和监测。通过卫星或者飞机上携带的传感器在空中拍摄农田图像数据，专家可以确定并分辨出各种土地覆盖，如耕地、林地和草地。在具体运用中，该技术可以协助政府及有关部门对土地资源开展调查，及时发现耕地非法占用情况，对耕地质量及生产力做出评价，并对耕地边界变化情况做出监控。例如，宁夏的主要农业生产区利用遥感技术监测小麦和玉米的生长情况，通过卫星图像获取不同时间段的作物长势数据，帮助农业专家评估作物的健康状况并预测产量，同时还能揭示该地区在生长季节中遭遇的轻度干旱情况，指导农民进行适量灌溉，减少水资源浪费并确保作物正常生长。
遥感技术可以帮助了解农田的地形地貌、土壤类型、植被覆盖等情况，这些信息对于合理利用农业资源、优化农业生产结构具有重要意义。例如，通过分析遥感数据，可以了解不同区域的土壤肥力状况，从而合理规划作物的种植布局，将高产作物种植在肥力较高的地块，提高土地的产出效率。
遥感技术可以监测农田的病虫害、干旱、洪涝等灾害，为农业灾害预警和防治提供依据。该系统可以实时监测农田中的植物生长情况、土壤的湿度等核心指标，为农业生产提供了宝贵的数据支持。在灾害监测中，遥感技术可以快速采集大范围农田植被指数、地表温度信息，对这些资料进行分析可评价农田植被健康状况、迅速查明病虫害、杂草传播情况等。另外，遥感技术可对农田土壤中湿度变化情况进行监测，并通过对土壤湿度动态变化情况进行分析，可对可能出现的干旱、洪涝灾害等进行预报，从而有利于农业工作者采取及时措施减少灾害造成的危害。
卫星遥感技术在农业灾害监测预警中价值显著。它能够实时监测农田中的植物生长情况、土壤湿度等核心指标，为农业生产提供数据支持。在灾害监测中，遥感技术可以快速采集大范围农田的植被指数、地表温度信息，通过分析这些资料，能够评价农田植被健康状况、迅速查明病虫害和杂草传播情况。此外，该技术还可监测农田土壤湿度变化，通过对动态变化情况的分析，对可能出现的干旱、洪涝灾害进行预报，帮助农业工作者及时采取措施减少灾害损失。
辽宁省阜新市新建玉米单产提升项目区亩均产量在2000斤左右，较普通地块增产500斤，多个智能化控制示范区实现“吨粮田”，阜新县最高亩产达2400斤，彰武县最高亩产达2200斤，彰武县沙化耕地单产较非项目区翻一番，全市粮食产量有望再创新高，实现历史性突破。彰武县采用了密植技术，原来种植密度为每亩4000株左右，现在增加到每亩5500株左右，这种密植技术可以保障玉米的通风和透光，实现节水节肥与单产提升协同推进。同时，应用智慧农业水肥一体化系统，实现全周期精准化作业，机械化损失率也会减少到5%左右，起到了很大的增产效果。
大同市承担全国“北斗+智慧农业”大面积提高玉米单产试点，利用数智化手段助力现代农业建设。通过实施农业农村部“北斗+智慧农业”支撑玉米大面积单产提升试点，带动整建制创建玉米单产提升示范区、高标准完成玉米单产提升工程和新型经营主体粮油作物单产提升项目实施。
新疆生产建设兵团第六师通过连续多年的高分遥感应用，对辖区内棉花为主的农作物从播种、出苗、浇水、施肥、灾害、吐絮、采收等各个环节全流程进行监测。与以往年度同期相比，节水量达到14%，节肥达到10%的水平，2023年冬小麦最高单产达898.19公斤/亩再创新疆纪录，2024年棉花产量平均达到460公斤/亩，作物产量逐年提升，六师约190万亩棉花采收时间由原来的28天缩短至20天。
由于遥感数据受到云层、大气干扰等因素的影响，数据的质量和精度可能存在一定的误差。同时，农田遥感技术的应用成本较高，包括数据采集、处理和分析的费用，而且其应用效益需要进一步提高和评估。此外，农田遥感技术在生态建设与保护中的应用缺乏统一的标准和规范，不同地区和不同研究机构对农田生态监测与评估的指标和方法存在差异，导致结果的可比性和可重复性较差。
为了提高数据的精度和可靠性，可以通过不同传感器的多源数据融合，加强与地面实地调查相结合，进行数据验证和校正，提高农田遥感数据的准确性。为了降低农田遥感技术的成本并提高其应用效益，可以通过技术进步和创新，加强与农业生产管理和政策制定部门的合作，将农田遥感技术纳入农业发展规划。同时，加强标准化研究和制定统一的农田生态监测与评估标准，确保数据的一致性和可比性，加强国际合作与交流，借鉴和吸收国际上的先进经验和技术，推动农田遥感技术在生态建设与保护中的标准化应用。
未来，卫星遥感技术将与物联网、大数据、人工智能等数字技术深度融合，进一步提升作物单产能力。例如，物联网技术通过在农田部署土壤湿度传感器、气象站、无人机等设备，实现作物生长环境的全周期感知；大数据技术可以对海量的遥感数据进行分析和挖掘，为农业生产提供更精准的决策支持；人工智能技术可以实现对作物生长过程的智能模拟和预测，提前预警可能出现的灾害和问题。
针对不同地区的自然条件和农业生产特点，制定适配的技术方案。例如，针对东北黑土地、西北旱作区、南方丘陵地等不同区域，分别开发适合当地的高效种植技术、节水灌溉技术、土壤改良技术等，充分发挥卫星遥感技术在区域农业发展中的作用。
推广节水农业、生态循环农业等绿色增产模式，实现“增产不增污”。卫星遥感技术可以监测农田的水资源利用情况、土壤肥力变化情况等，为绿色增产模式的实施提供科学依据和技术支持。例如，通过监测土壤湿度，合理安排灌溉时间和水量，实现水资源的精准利用；通过监测土壤养分状况，制定合理的施肥方案，减少化肥的使用量，降低农业面源污染。
卫星遥感技术作为现代信息技术与农业深度融合的产物，在作物单产能力提升中发挥着重要作用。通过耕地资源调查与监测、农业资源评价与规划、农业环境监测与评估、农业灾害监测与预警等方面的应用，为作物单产能力的提升提供了科学依据和技术支持。然而，卫星遥感技术在应用过程中也面临着数据质量与精度、应用成本、标准化等问题。未来，需要进一步加强技术研发和创新，解决这些问题，推动卫星遥感技术在作物单产能力提升中的更广泛应用。同时，还需要加强政策支持和国际合作，共同推动农业遥感技术的发展，为保障全球粮食安全和农业可持续发展做出更大的贡献。返回搜狐，查看更多
