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遥感技术在数字乡村建设中的作用
发布时间发布时间:2021-03-31 16:20

  数字乡村战略是实现农业农村现代化进程的重要抓手,遥感技术能够为数字乡村建设提供必须的数据支撑。本文通过进行数字乡村建设的发展现状分析,从数据获取支撑的角度入手,探讨遥感技术在数字乡村建设中的应用。快速工业化和城镇化的推进,导致城乡的差距不断加大、城镇化率不断提高,数字乡村建设需求紧迫性日益增加。数字乡村建设过程中存在着以下几个方面的问题:

  随着我国社会经济的快速发展,乡村对土地资源的需求日益增加。早期的乡村土地利用类型单一,伴随着乡村工业化和城镇化的迅猛发展,乡村土地利用结构和空间形态也随之发生变化,传统的农耕思维模式已不能满足信息化社会的发展需求,利用数字信息化手段来推动土地利用转型与乡村转型发展的交互作用,是解决乡村复杂人地关系的有效手段,也是破除城乡二元壁垒的重要一环。

  传统农业近年来发展较为缓慢,抵抗风险能力弱,已不能适应现代社会高速发展的节奏。研究发现农业生产过程中,由于农民对农业资源开发与管理技术落后,农业资源未能得到有效运用。城镇化发展造成的农村劳动力人口外流,进一步加剧农业资源浪费现象。另一方面,乡镇企业的非理性布局和农民传统的耕作方式对农业的生产、生活和生态造成负面影响,也造成了农业资源浪费。现阶段应利用信息化、智能化来优化乡村的产业结构,拓展农业信息技术在农业领域的应用。

  近年来,乡村生态环境不断恶化。一方面遭受到一些新兴的乡镇企业等外源污染威胁,缺乏有效监管;另一方面受到来自乡村农业自身的内源污染的影响,农民过量使用化肥和农药,造成农作物品质和产量下降。部分乡村还采用如围湖造田、毁林毁草等盲目开垦行为,严重影响乡村生态系统平衡。数字乡村建设从乡村基础建设治理入手,改善乡村人居环境,建设可持续的绿色数字乡村。遥感技术对数字乡村建设的推动作用。遥感技术作为一项应用广泛而成熟的信息化技术对数字乡村的建设,特别是信息的获取和支撑方面均具有非常重要的作用。

  早期数字乡村建设的遥感数据源主要是利用中高分辨率如 “土”和“水”卫星中分辨率成像光谱仪(Terra 和Aqua/MODIS)、美国陆地卫星(Landsat/TM)数据,但随着卫星数据的不断革新,10 米级、米级、亚米级如Landsat-8、“快鸟”(QuickBird)、法国“斯波特”(SPOT)等高分辨率卫星能够满足不同尺度的乡村数据需求。这些高空间分辨率影像数据的使用,为乡村研究提供了大量的高精度数据支撑。在我国乡村建设中,很难大量有偿使用这些国外的高精度卫星数据。随着我国高分系列卫星的成功发射,以及无人机的大量普及使用,高空间分辨率数据使用问题迎刃而解。

  1. 遥感技术实时监测乡村土地利用。乡村土地利用变化监测主要是农村建设用地和耕地(农田)两个方面的利用类型监测,具体应用为:

  ①农村建设用地监测。遥感技术用于提取建设用地的方法不断更新,如通常将农村居民点视为一个图斑进行处理,在监测时可以较容易分辨出居民点的形状和空间分布情况,但很难清晰地诠释居民点的内部结构。随着数据源和提取方法的不断革新,各种面向对象的方法(分析算法)、数据融合的方法不断应用于农村居民点的信息提取,结合各种光谱信息、纹理信息、形状信息等参数能够较好提取更加详细的居民点内部地类及使用情况。这些信息将有助于乡村建设用地权属确定、空心村调查、居民点整治成本核算和潜力测算等。

  ②耕地(农田)利用监测。耕地是农村农业发展的重心,监测耕地利用一直是大家关注的重点。遥感技术让耕地管理告别田间调查、逐级上报的传统方式,使农业土地利用信息能够快速获取,具体如耕地耕作情况监测、农田管理监测和耕地利用变化监测等方面。基于遥感数据开发出需要高精度全球地表覆盖数据产品,如FROM_GLC、Globeland 30等,为数字乡村土地利用管理提供了重要的基础数据。同时,大量的“三高”数据使用,能够及时了解如农作物耕作面积(覆盖度)、撂荒、休耕或轮作面积等动态变化信息。

  农业数字化体现在农业中的创新应用,将卫星遥感、大数据、物联网、云计算和人工智能等一大批高新信息技术应用到农业的生产、加工和销售整个产业链,全方位推动农业的发展。遥感技术是这套数字化平台中最为基础的角色。

  首先,遥感技术能够为农业资源调查提供必要数据。天空地一体化数据采集平台能够为农业资源管理平台提供必要的基础地图数据,对乡村耕地、草场、水域等权属的确定和格局变化监测提供空间数据。其次,遥感技术能够观测农作物生产过程,为乡村农业提供耕作面积、品质、产量、长势、墒情、灾情、病情监测,实现农作物生长过程全方位监控。最后,遥感技术为智慧农业提供分析数据。在数字化管理农田和全方位监测农作物的基础上,智能农业分析和决策是发展数字农业的关键,全方面数据是智能化的基础。

  开展农业灾害遥感监测与预警是现代农业相对传统农业的一大优势,抵御风险、减低损失是提高农业产量的关键。同时,在农产品的销售环节,智慧农业平台基于遥感提供的播种、长势、病虫害、产品品质与估产方面 的大数据信息,能够及时为农民提供未来农产品市场预测等信息。随着数字农业的发展,农业卫星、无人机等“三高”分辨率的观测体系的构建,使得农业在数字乡村建设中不仅仅是传统耕作方式的改良,而是一个融入了无人化、信息化和智能化的天空地遥感监测网络平台,能够对农作物从播种到收获整个生育期进行长期观测,为农民提供分析决策信息。这些农业数字化的建设离不开遥感基础数据的应用。

  遥感技术在数字乡村建设规划中发挥着最基础、最核心的作用,在划定“三区三线”以及永久基本农田保护红线时,遥感技术准确直观地为划定给予有力数据保障。同时,遥感技术较常规管理技术方法能全面、及时了解乡村规划区具体规划的实施状况,并针对热点、重点区域进行全方位监测,实现准确、客观的动态监测乡村建设全过程。通过对不同时相遥感数据进行分析,能够实时发现乡村各种地物的变化过程,及时发现乡村建设过程中乱搭乱建、违章建筑、农田侵占等现象并予以纠正。6up遥感影像与规划图件的叠加分析能够迅速查找问题,实现建设用地位置、界限、内容等以及“两证一书”的一致性检查。

  在数字乡村建设中,遥感技术能够对乡村环境做到科学、高效和便捷地全面实时动态监测,具体表现为:

  ①乡村土地及土壤状况监测。利用遥感技术能够实时了解乡村土地的环境状况,特别是一些湿地资源、自然保护区等植被类型及覆盖状况,了解土地退化、水土流失等问题。同时,遥感技术还能结合一些协同反演模型针对土壤中水分或者污染物(如重金属)进行监测,能够及时发现源头,做好污染防控措施。

  ②乡村水资源监测。利用遥感技术监测水资源状况的技术较为成熟、稳定,在环境领域应用十分广泛,其中利用多光谱数据对水体叶绿素、悬浮物的监测精度通常达到90% 以上;利用遥感模型对于水体的富营养化程度(如总磷浓度)以及水质监测方面也具有较高的精度。

  ③乡村大气监测。遥感技术不光能够监测大气的温度、降雨和风速等气象信息,还能测定大气的成分如气溶胶、一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)等具体成分的含量。另外,高时间分辨率的卫星还能及时发现乡村秸秆焚烧的具体位置和影响范围,对于一些高能耗、高排放的乡镇企业进行实时监控。返回搜狐,查看更多

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