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无人机遥感能为农业做(zuò)些什么?

 

当今无人(rén)机飞防服务势头正(zhèng)劲,载着药罐的无人(rén)机已经得到广泛认可,但与(yǔ)此(cǐ)同(tóng)时,农用无人机的另一个(gè)潜在应用(yòng)也不(bú)容忽视——农业遥感。遥感被认为(wéi)是农用无人机的另(lìng)一(yī)个潜在市场,随着精准农业步伐(fá)的加快,遥(yáo)感(gǎn)代(dài)表着农(nóng)用无人机的另一个广阔未(wèi)来。

1、监测病虫(chóng)害

病虫害是影响作物产量(liàng)的直接因素,是世界各国(guó)的(de)主要(yào)农业灾(zāi)害之一。大规模的病虫害会给农业生产(chǎn)和(hé)国民经济(jì)造成巨(jù)大损失。据联合国粮农组织统计(jì),世界粮食产量(liàng)因病虫害造成的损失占粮食总(zǒng)产量(liàng)的20%以上。

利用遥感监测技术跟追病虫害进展情况,有(yǒu)利于(yú)展开精准(zhǔn)治理(lǐ)工作,做(zuò)到及(jí)时发现、及时处(chù)理,也有利于早期防治(zhì)。其原理是,病虫害会造成作物叶片细胞结构色素、水分(fèn)、氮元素(sù)等性质发生变化,从而引起反射光谱的变化,所(suǒ)以病虫(chóng)害作(zuò)物的反射光(guāng)谱和正常作物可见光(guāng)到热红外(wài)波段的反射(shè)光谱有明显差异。

在美(měi)国、澳大(dà)利亚等地,用无人机遥感(gǎn)监测(cè)并不罕见。比如,美国(guó)有种植户用无人机监测的麦田锈病情况(kuàng),从中可以(yǐ)明显(xiǎn)看(kàn)出哪里是重灾区。也(yě)有人用无人(rén)机查看苜蓿地里(lǐ)的菟(tú)丝子(zǐ)(一种恶性寄生性杂草,主要寄(jì)生于苜(mù)蓿等豆科作物,苜蓿生长易(yì)受到(dào)恶(è)性(xìng)杂草菟丝子(zǐ)的严重危害,常造成苜蓿植株(zhū)成片(piàn)死亡),从(cóng)而能在灾害大规模爆发前做到提早预防。

2、统(tǒng)计分析植(zhí)株数量和成(chéng)苗率

无人机遥感测(cè)绘的另一个用途是统计植(zhí)株数量。相(xiàng)比于(yú)耗时且只能抽(chōu)样调查的手动计数,无人机统(tǒng)计更加全面,准确性(xìng)更高(gāo)。

据报道,20166月(yuè),基于云计算(suàn)的(de)无(wú)人机软件和制图解决方案供应商Drone Deploy、农业合作分析公(gōng)司Aglytix和农业技术公司AgriSens合作,为(wéi)农作物提供(gòng)生(shēng)长分析工具,通(tōng)过农作物(wù)数量统计、农作物(wù)占地(dì)面积(jī)来分(fèn)析当前农(nóng)作物是(shì)否为最佳(jiā)生长距离。

在(zài)2016年的植(zhí)物生长季,加利福尼亚(yà)北部的一家私人农场(chǎng)请来第三方公司(sī)为农场74英亩的耕(gēng)地移植(zhí)了数万(wàn)番茄(qié)植(zhí)株。为了避免该公司没有严格按照移植数量收费,私(sī)人农场工作(zuò)人员利用AgriSens公司的无人机应用(yòng)软件快(kuài)速(sù)实(shí)现了数量(liàng)统(tǒng)计。

除此之(zhī)外,用户也可以(yǐ)借助无人机遥感测(cè)绘的硬件和软件(jiàn)技术(shù),分析新栽培植株(zhū)的成苗率(lǜ),以确定重新栽种方案。

3.分析(xī)土壤属性

当今,世(shì)界(jiè)农(nóng)业现(xiàn)代化(huà)大国都在提倡精准农业,要求根(gēn)据土壤性状(zhuàng),在(zài)作(zuò)物生长过程中调节对作物的要素投入,以最低的投入(rù)达到最高的产出,并高效利用各类农业资源,改善环(huán)境,取得较好的经济效益和环境效益。

作为空中监(jiān)测(cè)技术,农业遥(yáo)感是(shì)推动农业走向精准化(huà)的有利手段。农业遥感(gǎn)监(jiān)测主要以作物、土壤为对象。作(zuò)物在可见光-近红外光谱波段中,反射率主要受到(dào)作物色素、细胞结构和含水率的影响,特别是在可见光(guāng)红光波段有很强吸收波段,在近红(hóng)外波段有很强(qiáng)的(de)反射特性,可以被用来(lái)进行(háng)作物长势、作物品质、作物病虫害等方面的(de)监测。土壤可见-近(jìn)红外光谱总体反射率(lǜ)相对较低,在可(kě)见(jiàn)光谱波段主要(yào)受到土(tǔ)壤有机质、氧化铁等赋色成分的影响。因此(cǐ),土壤(rǎng)、作物(wù)等(děng)地物固有的反射光谱(pǔ)特性是(shì)农业遥感的基础。

在(zài)精准农(nóng)业中,有一个重要的概念叫做归(guī)一化植被指数。根据专(zhuān)业解释,归一(yī)化植被指数是(shì)反映农作物长势和营养信息的(de)重要参数之一,计算方式是近红外波段(duàn)的反射值与红光波段的反射值之差比上两者之和。归(guī)一化植被指数可以为改善作物健康提供参考依据,比如告诉你农田是否(fǒu)需(xū)要(yào)额外施肥(féi)。

4.自然灾害后(hòu)作物受损评估

农作物的整(zhěng)个生长发育过程与气(qì)象息息相关,气(qì)候变化和灾害性天气是直接影响粮(liáng)食生产和农民增收,影响农(nóng)业(yè)的平稳快速发展(zhǎn)。不可避免的(de)自然灾害发生后,遥感技术可以(yǐ)用于评估暴风雨和冷冻灾害后受损情(qíng)况。

作物遭受冷冻害后,体(tǐ)内(nèi)叶(yè)绿素活性(xìng)会(huì)减弱,对近红外光和红光的敏感度(dù)下降会导致植(zhí)被指数(shù)发生变(biàn)化(huà),因此植被指数差异分析主(zhǔ)要是通过(guò)受灾前后植(zhí)被指数的差值(zhí)来判断受灾情况(kuàng)。

在暴风雨灾(zāi)害中,研究表明,水浸(jìn)后的植被可见光波段反射增强,近红外波段减弱(ruò)。且近红(hóng)外波段和热波段的(de)组(zǔ)合可以识别水浸和健康谷类作(zuò)物。

在伊利(lì)诺伊州的一场(chǎng)强(qiáng)风和强降(jiàng)雨天气(qì)中,该(gāi)州(zhōu)中部地区105英(yīng)亩(613亩(mǔ))的谷物发生不(bú)同程度损害。无人(rén)机服务Overhead Ag公司利用无(wú)人机技术生(shēng)成灾(zāi)后评(píng)估(gū)报(bào)告,详细标出了(le)轻微受损区、中度受损和重度受损区,并且计算(suàn)出了各自面积和(hé)所占比例,让农(nóng)户(hù)可以直观了解灾后损失情况。

5.总览(lǎn)梯田概况(kuàng),便于及(jí)时整改

梯田(tián)是在坡地(dì)上沿等高线(xiàn)分段建造的阶梯式农(nóng)田,其是一种重要(yào)的(de)水土保持措施,具有保水、保土、保肥的(de)作用。作为坡耕地治理措施的一种(zhǒng),修建梯田可(kě)以通过减缓地形(xíng)坡度、缩短坡长来改变坡面(miàn)的小(xiǎo)地形,进而有效治理坡耕地(dì)水土(tǔ)流失(shī)。所以,及时获得梯田的动态指(zhǐ)标,可以为梯田建设(shè)成(chéng)效评价、水土流失防止、水土资源合理利用等(děng)提供科(kē)学依据。

利用遥感技术生成(chéng)的高分辨率影像对水土保持(chí)进(jìn)行检(jiǎn)测,有利于提(tí)取更(gèng)详尽的(de)水土(tǔ)保持措施。利用无人机生成高程图可以(yǐ)直观看到梯田的整体布局,便于梯田(tián)管理者随挖(wā)随填,及时整改阶地和排(pái)水系(xì)统。

其实卫星遥感(gǎn)手段(duàn)已经发展已久,但卫(wèi)星(xīng)易受到天(tiān)气环境影响,且轨道(dào)周期较长。比较而言,无人机灵活性更强、易部署。相信(xìn)随着无人机平(píng)台、传感器和软件技(jì)术的(de)进(jìn)一步提(tí)升,未来无人机作为(wéi)卫星(xīng)等其(qí)他遥(yáo)感(gǎn)平台的(de)补充手段,可以帮助在农(nóng)业构(gòu)建起更加完整的监测网。源自:宇辰网无(wú)人机资讯

注:本文部分信(xìn)息参(cān)考(kǎo)自文(wén)献《农业遥感研究现状(zhuàng)与(yǔ)展望》、文献《基于纹理的(de)高分遥(yáo)感提取可行性探(tàn)索》、文献《基于遥感抽样的农作物灾害损失评(píng)估方(fāng)法》和国外网站DroneDeploy等。

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