作物长势即作物生长的状况和趋势。作物在不同的生长发育阶段，其内部结构和外部形态都会存在一系列周期性变化，这种周期性变化使得从作物细胞的微观结构到作物群体的宏观结构上均有变化。遥感影像可实时记录作物不同阶段的生长状况，获得同一地点时间序列的图像了解不同生育阶段的作物长势 [ 6 ] 。农作物及其背景地物反射或发射的电磁波，穿过大气入射到空间探测器上，这种能量信息被记录下来，经过适当的分析和处理，可以构造出与农作物生长情况密切相关的指标，以反映作物的生长发育状况，实现对农作物长势的连续监测 [ 7 ] 。作物长势监测的目的是为了实时掌握作物长势好坏，及时发布苗情监测通报，指导农业生产，为预测作物单产和总产提供重要的依据和参考 [ 4 ] [ 8 ] 。

农业遥感技术通过对农作物长势进行动态监测可以及时了解农作物的生长状况、苗情、土壤墒情、营养状况及其变化，便于采取各种合理的管理措施，从而保证农作物的正常生长。通过对农作物的长势监测，还可以及时掌握气象灾害和病虫害等对作物产量造成的损失 [ 9 ] 。对粮食产量规模出现较大波动的年份，及时、准确地获取作物长势信息，可以为农业政策的制定和粮食贸易提供有力决策依据，利用遥感技术对农作物长势的监测具有其他方法不能比拟的优势 [ 10 ] 。

病虫害是农业生产的天敌，不仅造成农作物减产，而且大大降低作物的质量。遥感技术在病虫害方面的应用可以追朔到20世界20年代，当时主要考航空目测或摄影。随着航空航天技术的飞速发展，病虫害遥感又有了更先进的技术支持。有些国家目前已应用这种技术调查监测病虫害发生情况和消灭这类病虫害，同时用来调查各种防治措施的效果，而且已开始应用于监测病虫害生存区生态状况及其测报。但是发展很不平衡。比如：美国加州私营的农业遥感公司，就接受有关病虫害调查与防治等任务，西欧与日本等国目前也普遍开始研究和应用，东南亚等国家目前正处于开始阶段研究，主要是坐地面光谱工作，累计资料存入资料库。世界大多数国家尚未开始这方面的研究，从目前发展趋势来看，它将随着整个遥感技术的发展有可能达到普遍应用 [ 11 ] 。

农作物病虫害是农业生产上的重要生物灾害，是制约高产、优质、高效益农业持续发展的主导因素之一。据联合国粮农组织的调查，全世界每年被病虫害夺去的谷物量为预计收成的20%~40%，经济损失达1200亿美元。近年来，中国农业灾害表现为规模增大、程度加深的趋势。长期以来，农作物田块层次的取样实地调查一直是病虫害识别与监测的主要手段，已为病虫害的预测预报、制定合理的防治策略发挥了重要的作用。但这类方法花费大量人力和时间，取样的范围和样本量有限，难以获得大范围的资料，随着劳动力成本的上升，迫切需要开发及时、大尺度、准确、相对低成本的监测技术 [ 12 ] 。

农作物的播种面积，产量估计，实际产量等信息是国家制定粮食政策和经济计划时的重要依据。粮食问题是世界性的问题，在我国随着人口不断增加，耕地面积不断减少，粮食问题再次成为世人瞩目的焦点，这就使农作物的估产问题显得更加重要 [ 13 ] 。作物产量高低直接关系到国家粮食安全，无损且准确地预测小麦产量变化趋势对于指导农业生产、平衡粮食供需及制定农业政策等具有重要意义。我国从20世纪70年代末就开始开展冬小麦的长势监测和遥感估产研究，并取得了大量的研究成果 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] 。粮食供求状况将直接关系到国民经济的发展和人们的生存。随着人口的增多和可利用资源的减少，中国的粮食生产和供求已面临着前所未有的挑战 [ 18 ] ，特别是在加入世贸组织后，由于中国粮食生产成本高，国内市场粮价高于国际市场粮价，粮食生产不可避免地要受到国际粮食的巨大冲击。及时、准确地了解其他国家或地区的粮食生产状况，对于中国粮食贸易和粮食宏观调控，具有十分重要的意义。卫星遥感技术通过对不同光谱波段的组合来反演或提取作物生长过程的特征因子，可以综合反映作物长势及其变化动态 [ 19 ] 。

目前，国内开展大面积作物估产的主要中在小麦、玉米、水稻、棉花等作物上。同时，不同行业，不同部门为了及时获取粮食总量数据，采用了各自不同测算方法。传统的农作物产量主要依据自下而上的报表，所需的人力、无力和财力大，且得到数据的利用时效性差，难以满足对产量信息的要求 [ 20 ] [ 21 ] 。而伴随着高新技术发展起来的遥感技术，从作物细胞的微观结构到群体的宏观结构均有反应，只是作物单体或群体的物理光学特征也发生周期性变化，直接检测植被长势，估计生物量。美国是当前大面积作物遥感估产研究开展最早，效果最好的国家 [ 22 ] [ 23 ] 。我国于20世纪80年代开展应用陆地卫星资料的冬小麦遥感综合估产研究，随后，并建立了“北方冬小麦气象卫星遥感动态监测及估产系统”，这些工作为今后遥感关键技术及实用系统的研究与发展奠定基础。目前，我国农作物产量估计工作虽已进入业务化运行阶段，但与世界发达国家的遥感监测仍有一定差距 [ 24 ] 。

随着人口数量的剧增，粮食问题也趋于严重，面对日益严重的粮食问题，就必须提高农作物产量，尤其是粮食作物的产量，这就要求粮食产量不但要能够及时预测，而且还要求更加科学、合理、准确的预测。