摘 要：中国现代农业的发展以及乡村振兴战略的实施需要大量及时有效的农业环境、生产条件、状态及过程信息。基于农业内在的特点，卫星遥感是农业信息快速准确获取的关键技术手段之一。发达国家可用于农业应用的遥感卫星已经形成星座或体系进行联合观测，具有较高的观测时间分辨率，卫星遥感器载荷设计较为充分地考虑了农业应用的需求，观测手段不断创新、观测性能不断提高。目前，我国农业遥感卫星应用还存在很多问题，例如传感器多光谱遥感为主、观测
要素缺乏，受遥感传感器性能和遥感卫星地面应用系统能力不足制约，缺少光学与微波等多手段同时相协同觀测能力、遥感数据保障率和质量有待提高等，遥感监测手段与国外先进水平存在一定差距。从国内农业生产常规监测、国外农业生产常规监测、重大农业政策执行情况监测和绘制重要农业资源图四个方面全面分析了中国当前遥感卫星业务需求，并考虑未来发展深入分析了农业对遥感卫星应用装备的需求。建议构建编队顺序飞行的，具备多光谱、高光谱、红外以及微波等多种手段的农业卫星星座系统，有效提高多源数据融合精度，综合提供不同波段、不同极化、主动被动、光学微波相互融合的多尺度卫星遥感数据及产品，促进农业遥感技术的快速发展，推动“天空地”数字农业的一体化发展。最后，提出了立足于用户需求，建立中国民用遥感领域农业综合观测卫星系统采用“分步走”战略建议。
关键词：农业;卫星;遥感;智慧农业;需求
中图分类号：TP7 文献标志码：A 文章编号：201901-SA003
陈仲新， 郝鹏宇， 刘 佳， 安 萌， 韩 波. 农业遥感卫星发展现状及我国监测需求分析[J]. 智慧农业， 2019， 1（1）： 32-42.
Chen Z， Hao P， Liu J， An M， Han B. Technical demands of agricultural remote sensing satellites in China[J]. Smart Agriculture， 2019， 1（1）： 32-42. （in Chinese with English abstract）
1 引言
我国农业正处在重大转型期[1]，未来10～20年是我国农业现代化的关键发展期，而农业卫星遥感技术是农业现代化的重要技术支撑。农业卫星遥感是指利用卫星遥感技术对农业多系统（种植业、畜牧业、水产、农产品加工与流通等）、全过程（产前、产中、产后）、多要素（生产、环境、生态、资源、灾害等）开展多层次信息监测的技术。最早应用于农作物的遥感，包括作物面积与空间分布、生长情况、病虫害、产量预报预测等，是当前遥感最广泛应用之一。
国外农业卫星遥感技术发展较早，美国曾率先利用陆地卫星（Landsat）和气象卫星（meteorological satellite）数据预测全世界小麦产量，准确度大于90%，为该国在国际农产品贸易中占得先机[2];欧盟也利用遥感技术进行农业补贴核查，服务了共同农业政策（The Common Agricultural Policy， CAP）的执行，提高了欧盟农产品的国际竞争力[3，4]。目前，美国、欧盟等正在利用多源多层次遥感大数据技术支撑现代农业发展，全面改造农业生产与管理服务体系，打造新一代的全球现代数字农业体系，建立核心竞争力和形成技术垄断[5]，对我国未来农业发展、农业“走出去”国家战略实施、国家粮食安全乃至国家安全构成巨大潜在威胁。
为打造我国现代农业的“操作系统”，从基础上支持现代化农业发展，我国农业主管部门也已经针对农业卫星遥感产业技术发展趋势，规划国家“天空地”数字农业管理系统。作为国家民用空间基础设施重要补充[6]的国家农业遥感卫星工程是国家“天空地”数字农业管理系统的重要组成部分。该工程的建设将填补我国农业遥感观测领域欠缺，加速提升农业供给侧结构性改革，提高农业供给体系质量和效率，提高粮食生产能力，提高农业综合效益与竞争力。
通过国家农业遥感卫星工程建设，可大幅度提高我国自主农业大数据信息获取能力，掌握农业信息资源自主权，促进我国农业“走出去”和“一带一路”倡议的实施，及时把握全国乃至全球农业生产与环境信息，充分利用国内和国外两种资源、两个市场。
国家农业遥感卫星工程是建设创新型国家、建设美丽中国等不可或缺的关键设施，对带动传统农业产业升级换代、促生农业新兴产业集群、促进农业发展方式转变、推动农业科技创新及增强综合国力具有重大战略意义。为支撑国家农业遥感卫星工程规划实施，本研究分析了国内外农业遥感卫星应用的现状与发展趋势，结合我国农业生产现状，提出了我国农业遥感卫星监测的技术需求。
2 国内外农业遥感卫星发展应用现状
2.1 国外农业遥感卫星发展现状及特点
目前，美国、欧洲和日本等国家和地区已有多颗应用于农业遥感的卫星和星座在轨组网应用或计划发射。由于农业遥感观测参数繁多、复杂性高，加之农作物生长变化较快，因此对遥感卫星观测的时效性以及多载荷数据融合、联合反演要求较高。欧美等国多采用搭载不同载荷的多星组网的方式，满足农业对于时间、空间和精度的高要求。其中比较典型的卫星系列有Sentinel-1/2号卫星、TerraSAR-X/TanDEM-X卫星、Rapideye卫星星座、Woldview-2/3号卫星和Planet卫星星座等[7-11]。而日本则采用光学和微波载荷综合搭载的方式保证观测任务完成，如ALOS-1卫星。在该星退役后，日本也在规划并发射搭载单一类型载荷的多星组网，以满足农业观测需求，如ALOS-2卫星和ALOS-3卫星（研制中）[12]。加拿大Urthecast公司计划组建世界上首个集成光学和雷达成像卫星星座OptiSAR[13]。