遥感技术及其在农业上的应用

周晓愚1,王永国1,陈建卓2

(1.黑龙江农垦勘测设计研究院,佳木斯154002;2.黑龙江省五九七农场)

1　遥感的定义

遥感(英文缩写为RS),顾名思义就是遥远地感知。人类通过大量的实践,发现地球上每一个物体都在不停地吸收、发射信息和能量,其中有一种人类已经认识到的形式———电磁波,并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波,从而提取这些物体的信息,完成远距离识别物体。遥感的实现还需要遥感平台,如卫星、飞机、气球等,它们的作用就是稳定地运载传感器。当在地面试验时,还会用到地面象三角架这样简单的遥感平台。针对不同的应用和波段范围,人们已经研究出很多种传感器,探测和接收物体在可见光、红外线和微波范围内的电磁辐射。传感器会把这些电磁辐射按照一定的规律转换为原始图像。原始图像被地面站接收后,要经过一系列复杂的处理,才能提供给不同的用户使用。

2　遥感的发展史

遥感作为一种空间探测技术,至今已经历了地面遥感、航空遥感和航天遥感3个阶段。广义地讲,遥感技术是从19世纪初期(1839年)出现摄影术开始的。19世纪中叶(1858年),就有人使用气球从空中对地面进行摄影。1903年飞机问世以后,便开始了可称为航空遥感的第1次试验,从空中对地面进行摄影,并将航空像应用于地形和地图绘制等方面。可以说这揭开了当今遥感技术的序幕。

随着航空技术、无线电技术、光学技术和计算机技术的发展,20世纪中期,遥感技术有了很大发展。遥感器从第1代的航空摄影机,第2代的多光谱摄影机、扫描仪,很快发展到第3代固体扫描仪(CCD);遥感器的运载工具,从收音机很快发展到卫星、宇宙飞船和航天飞机;遥感光谱从可见光发展到红外和微波;遥感信息的记录和传输从图像的直接传输发展到非图像的无线电传输。

在这期间,我国遥感技术的发展也十分迅速,我们不仅可以直接接收、处理和提供卫星的遥感信息,而且具有航空航天遥感信息采集的能力,能够自行设计制造象航空摄影机、全景摄影机、红外线扫描仪、多光谱扫描仪、合成孔径测视雷达等多种用途的航空航天遥感仪器和用于地物波谱测定的仪器。而且,进行过多次规模较大的航空遥感试验。

近十几年来,我国还自行设计制造了多种遥感信息处理系统,如彩色合成仪、密度分割仪、T J82图像计算机处理系统和微机图像处理系统等。

3　遥感的分类与应用范围

遥感技术依其遥感仪器所选用的波谱性质可分为电磁波遥感技术、声纳遥感技术和物理场(如重力和磁力场)遥感技术。

电磁波遥感技术是利用各种物体/物质反射或发射出不同特性的电磁波进行遥感的,其可分为可见光、红外、微波等遥感技术。

按照感测目标的能源作用可分为主动式遥感技术和被动式遥感技术;按照记录信息的表现形式可分为图像方式和非图像方式;按照遥感器使用的平台可分为航天遥感技术、航空遥感技术和地面遥感技术;按照遥感的应用领域可分为陆地水资源调查、土地资源调查、植被资源调查、地质调查、城市遥感调查、海洋资源调查、测绘、考古调查、环境监测和规划管理等。

4　遥感在农业上的应用

农业是遥感应用中最重要和最广泛的领域之—。20世纪20年代航空遥感刚一转入民用,便被用于农业土地调查。尤其是20世纪60年代将多光谱原理应用于遥感后,人们根据各种植物和土壤的光谱反射特性,建立了丰富的地物波谱与遥感图像解译标志,在农业资源调查与动态监测、生物产量估计、农业灾害预报与灾后评估等方面,开展了大量的应用,并取得成功。

我国的农业遥感起步于20世纪80年代初,在短短的十几年里取得了大量赶超世界先进水平的理

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　遥感技术及其在农业上的应用　　周晓愚　王永国　陈建卓我国农业遥感应用的代表,由中国科学院资源环境局主持的“黄土高原遥感专题研究”在林草资源遥感调查、土壤侵蚀定量遥感调查、土地类型遥感综合研究、草场生物量的遥感估算、农业地物光谱特征及其应用基础研究、黄土区暴雨与下垫面关系的遥感分析等许多方面取得了大量成果,为黄土高原的综合治理提供了全方位的技术支持。1988年,武汉测绘科技大学在湖北省利川市利用多光谱TM影像进行了草场资源调查,6个人用半年时间就完成了近百人需要历时3年才能完成的工作量,且吻合率达96%,成为遥感应用的成功范例。1987年大兴安岭发生特大森林火灾时,中国科学院卫星地面站提供的火情现势卫星影像图对现场指挥、调度扑救起到了决定性作用。1998年长江、嫩江流域发生特大洪灾时,航空、航天平台的遥感实时监测,为指挥抗洪救灾、恢复生产发挥了巨大作用。

我国农业遥感应用技术日趋成熟还表现在应用软件的开发和集成方面。进入20世纪90年代中后期以后,一大批较为成熟的农业遥感专用软件相继出现。如应用于农业资源调查与监测的土地利用现状调查和数据处理系统(中国农业工程研究设计院农业遥感研究室)、北方草地产量动态监测系统(中国农科院草原研究所)、耕地变化监测系统(农业部资源监测总站)、湿地资源调查系统(成都农业遥感分中心)、黄淮海盐碱地调查系统(中国农业工程研究设计院农业遥感研究室)、棉花种植面积遥感调查系统(农业部资源监测总站)等;应用于作物产量预测的南方水稻遥感估产系统(南京农业遥感分中心)、冬小麦估产系统(北方农业遥感中心)、遥感光谱法水稻估产(中国农业工程研究设计院农业遥感研究室)、农作物遥感估产信息系统(北京大学遥感与地理信息系统研究所)等;应用于农业灾害监测与评估的北方草场火灾和雪灾监测系统(中国农科院草原研究所)、东南沿海小河流域防洪信息系统(南京大学大地海洋科学系遥感室);中国科学院遥感应用研究所在充分利用我国15年来遥感估产成果的基础上提出的全国范围农作物遥感估产运行化遥感方法。

可以这样说,我国农业遥感在20年内取得了喜人的成绩,实现了科技队伍、实验条件和相关技术的储备,为遥感应用的进一步发展打下了坚实基础。尤其是以3S(RS、GIS和GPS)集成为代表的空间信息学科的形成,为遥感技术服务于信息时代创造了条件。(005)

提高农用电机效率的几项措施

李伟国

(黑龙江北大荒农业股份有限公司浩化分公司,伊春153103)

　　在现有农用电机中,有一些是旧型号低效率的,其各种损耗大、功率因数低、浪费电能高,对这些电机可采取以下节能措施进行改进。

对于连续运行的电机,如果负载率达60%以上,每年连续运行时间在3000h以上,应采用高效率电机。国产YX系列高效率节能电机总损耗比Y 系列的平均下降25.8%(在下降的总损耗中,铜损耗占20%,铁损耗占10%,杂耗占30%,风摩损耗占40%),效率平均提高3%。电机在负载率为50%～100%时,具有较平坦的效率特性,在75%时效率最高。

更换高效率电机增多的费用,可在短期的节电费用中得到补偿,以后每年还可继续节省大量电费。如果考虑到一时投资较多,旧电机换下后又被闲置,可在电机修理过程中通过降低电机的各种损耗来提高电机效率。

在修理标准电机时,通过降低电机损耗改制成高效率电机的标准是:总损耗应比原电机降低20%～30%,功率因数不低于原电机水平。

在重绕电机线圈时,增加导线截面积可以降低铜损耗,提高电机效率,但铜重量增加,由于铜重引起修理成本增加,增加的电磁线费用可以靠节省的电费在短期内偿还。

在重绕铝线电机绕组时,可以以铜代铝,在线圈形式、匝数和导线截面积不变的条件下,定子铜损耗为原来铝线时的一半左右。

在修理铸造铝笼型转子时,可改用铜条焊接结构。由于降低了转子横向泄漏电流所产生的涡流损耗和铁耗,可使转子铜损耗和附加损耗降低。如果有条件重新铸铝,可以在转子铁槽内壁涂敷绝缘漆,使铝导条与铁心接触电阻增加,能使杂散损耗降低11%左右。

83现代化农业　　2004年第6期(总第299期)