Abstract The global population is expected to reach 9.8 billion by 2050. There is an exponential growth of food production to meet the needs of the growing population. However, the limited land and water resources, climate change, and an increase in extreme events likely to pose a significant threat for achieving the sustainable agriculture goal. Given these challenges, food security is included in the United Nations’ Sustainable Development Goals (SDGs). Since the advent of Sputnik, followed by the Explorer missions, satellite remote sensing is assisting us in collecting the data at global scales. In this work, we review how satellite remote sensing information is utilized to assess and manage agriculture, an important component of ecohydrology. Overall, three critical aspects of agriculture are considered: (a) crop growth and yield through empirical models, physics-based models, and data assimilation in crop models, (b) applications pertaining to irrigation, which include mapping irrigation areas and quantification of irrigation, and (c) crop losses due to pests, diseases, crop lodging, and weeds. The emphasis is on satellite sensors in optical, thermal, microwave, and fluorescence frequencies. We conclude the review with an outlook of challenges and recommendations. This paper is the first of a two-part review series. The second part reviews the role of satellite remote sensing in water security, wherein we discuss the aspects of water quality and quantity along with extremes (floods and droughts).

中文翻译：

---

粮食安全农业遥感应用综述：作物生长和产量、灌溉和作物损失

摘要 到 2050 年，全球人口预计将达到 98 亿。为了满足不断增长的人口的需求，粮食生产呈指数增长。然而，有限的土地和水资源、气候变化以及极端事件的增加可能对实现可持续农业目标构成重大威胁。鉴于这些挑战，粮食安全被纳入联合国的可持续发展目标 (SDG)。自从人造卫星的出现，以及探索者任务之后，卫星遥感正在帮助我们在全球范围内收集数据。在这项工作中，我们回顾了如何利用卫星遥感信息来评估和管理农业，这是生态水文学的一个重要组成部分。总体而言，考虑了农业的三个关键方面：(a) 通过经验模型、基于物理的模型和作物模型中的数据同化，作物生长和产量，(b) 与灌溉有关的应用，包括绘制灌溉面积和灌溉量化，以及 (c) 虫害造成的作物损失、疾病、作物倒伏和杂草。重点是光学、热、微波和荧光频率的卫星传感器。我们以对挑战和建议的展望来结束审查。本文是由两部分组成的评论系列中的第一篇。第二部分回顾了卫星遥感在水安全中的作用，其中我们讨论了水质和水量以及极端事件（洪水和干旱）的各个方面。其中包括绘制灌溉面积图和灌溉量化，以及 (c) 病虫害、作物倒伏和杂草造成的作物损失。重点是光学、热、微波和荧光频率的卫星传感器。我们以对挑战和建议的展望来结束审查。本文是由两部分组成的评论系列中的第一篇。第二部分回顾了卫星遥感在水安全中的作用，其中我们讨论了水质和水量以及极端事件（洪水和干旱）的各个方面。其中包括绘制灌溉面积图和灌溉量化，以及 (c) 病虫害、作物倒伏和杂草造成的作物损失。重点是光学、热、微波和荧光频率的卫星传感器。我们以对挑战和建议的展望来结束审查。本文是由两部分组成的评论系列中的第一篇。第二部分回顾了卫星遥感在水安全中的作用，其中我们讨论了水质和水量以及极端事件（洪水和干旱）的各个方面。本文是由两部分组成的评论系列中的第一篇。第二部分回顾了卫星遥感在水安全中的作用，其中我们讨论了水质和水量以及极端事件（洪水和干旱）的各个方面。本文是由两部分组成的评论系列中的第一篇。第二部分回顾了卫星遥感在水安全中的作用，其中我们讨论了水质和水量以及极端事件（洪水和干旱）的各个方面。