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无人机遥感能为农(nóng)业做些什么(me)?

 

当今无人机飞防服务势头(tóu)正劲,载(zǎi)着药罐的无人机已经得(dé)到广泛认可,但与此同时,农用(yòng)无人机的另一(yī)个潜(qián)在(zài)应(yīng)用也不容忽视(shì)——农业遥感。遥感被认(rèn)为(wéi)是农用无人(rén)机的(de)另(lìng)一个潜在市(shì)场(chǎng),随着精准(zhǔn)农业步伐的加快,遥感代表着农用无人(rén)机(jī)的另一个广阔未来(lái)。

1、监测病虫害

病虫害是影响作(zuò)物(wù)产量的直接(jiē)因素,是世界各国的(de)主要(yào)农业灾害(hài)之一。大(dà)规模的病(bìng)虫害会(huì)给农业生产和国民经济造成巨大损失。据联合国粮农组(zǔ)织(zhī)统计,世界(jiè)粮食(shí)产量因病虫害造成的损失占(zhàn)粮食总产量的20%以(yǐ)上。

利用遥感(gǎn)监测技术跟(gēn)追病虫害进展情况,有利(lì)于展开精准治理工作,做到(dào)及时发(fā)现(xiàn)、及时处(chù)理,也(yě)有(yǒu)利于早(zǎo)期防治。其原理(lǐ)是,病虫(chóng)害会造成作物叶片(piàn)细胞结(jié)构色素、水分、氮元素(sù)等性质发生变化,从而引起反射光谱的变化,所以病虫害作物的反射光(guāng)谱和正常(cháng)作物可见光到热(rè)红外波段的(de)反射光谱有明显差异。

在美国、澳(ào)大利亚等地,用(yòng)无(wú)人(rén)机遥感监测并不罕见。比如,美国有种植户用无人(rén)机监(jiān)测的麦田(tián)锈病情况,从中(zhōng)可以明(míng)显看出哪里是重灾区。也(yě)有人用(yòng)无人机查看(kàn)苜(mù)蓿地里的菟丝子(一种恶性寄生性杂草,主要寄生于苜蓿等豆科作物,苜(mù)蓿生(shēng)长(zhǎng)易受到(dào)恶性杂草菟(tú)丝子的严重危(wēi)害,常造(zào)成(chéng)苜蓿植(zhí)株成(chéng)片死(sǐ)亡(wáng)),从而能在灾害大规(guī)模爆发前做到(dào)提早预防。

2、统计分析(xī)植株数量和(hé)成(chéng)苗率

无人机遥感(gǎn)测绘的另一个(gè)用途(tú)是统计植株数量。相比于耗(hào)时且只能抽样(yàng)调查的(de)手动计数,无人机统计更(gèng)加全面,准(zhǔn)确性更高。

据报道,20166月,基于云计算的无人机(jī)软件(jiàn)和制图解决方案供应商Drone Deploy、农(nóng)业合作分析公司Aglytix和农业技术公司(sī)AgriSens合作,为农作(zuò)物提(tí)供生长分析工具,通过农作物(wù)数量统计(jì)、农(nóng)作(zuò)物占地面(miàn)积来分析当前(qián)农作(zuò)物是否为(wéi)最佳生长距离。

2016年的植物生长季,加利(lì)福尼亚北(běi)部的一家私(sī)人农场请来(lái)第三方(fāng)公(gōng)司为农场74英亩(mǔ)的耕地移植了数万番茄(qié)植株。为了避免(miǎn)该公(gōng)司没有(yǒu)严格按照移(yí)植数量收费,私人农场(chǎng)工作人员利用AgriSens公司的无人机应(yīng)用软件快速实(shí)现了数量统计。

除此(cǐ)之外(wài),用户也可以借助无人机遥感(gǎn)测绘的硬件和软件技术,分析新(xīn)栽培植株的成苗率,以确定(dìng)重新栽(zāi)种方案。

3.分析(xī)土壤(rǎng)属性

当(dāng)今,世界农业现代化大(dà)国都在提倡精准农业,要求(qiú)根据土(tǔ)壤性(xìng)状,在作物生长过程中(zhōng)调节对(duì)作(zuò)物的要素投(tóu)入,以最低的投入(rù)达到最高的产(chǎn)出,并(bìng)高效利用各类(lèi)农业资源,改善环境(jìng),取得(dé)较好的经济效益和(hé)环境效益。

作(zuò)为空中监测(cè)技术,农业(yè)遥感是推动农业走向精准(zhǔn)化的有利手段。农业遥感监(jiān)测主要以作物、土壤(rǎng)为对(duì)象。作物在(zài)可见(jiàn)光(guāng)-近红外光谱(pǔ)波段中,反射率主要(yào)受到作物色素、细胞结构和(hé)含水率的影响,特别(bié)是在可见光红光波段(duàn)有很强吸收波段(duàn),在近红(hóng)外波段有很(hěn)强的反射(shè)特(tè)性,可以被用来进行作物(wù)长势(shì)、作物品(pǐn)质、作物病虫(chóng)害(hài)等方面的(de)监测。土壤(rǎng)可见-近红外光谱总(zǒng)体反射(shè)率相对较低(dī),在可(kě)见光谱波段主要(yào)受到土(tǔ)壤有机质(zhì)、氧(yǎng)化铁等赋色成分的影响。因此(cǐ),土壤、作物等地物固有的(de)反射光谱(pǔ)特性是农(nóng)业(yè)遥感的基础。

在精准农业中,有一个重要的概念叫(jiào)做归一化植(zhí)被(bèi)指数。根据专(zhuān)业解释,归一化(huà)植被(bèi)指数是反(fǎn)映农作物长势和营养(yǎng)信息的重(chóng)要(yào)参数之一,计(jì)算方式是(shì)近红外波段的反射值与红光波段的(de)反射值之(zhī)差比上(shàng)两者(zhě)之和。归一化植被指数(shù)可以为改(gǎi)善作物健康提供参考依据(jù),比(bǐ)如告(gào)诉你农田是否需要(yào)额外(wài)施肥。

4.自(zì)然灾害后作(zuò)物受损评估(gū)

农作物的(de)整(zhěng)个生(shēng)长发育过程与气象息息相关,气候变化和(hé)灾害性天气是(shì)直接影(yǐng)响(xiǎng)粮(liáng)食生(shēng)产和农民增收,影(yǐng)响(xiǎng)农业的(de)平稳快(kuài)速发(fā)展。不可避免(miǎn)的(de)自然(rán)灾(zāi)害(hài)发生后(hòu),遥(yáo)感(gǎn)技术(shù)可(kě)以用于评估暴(bào)风(fēng)雨和冷冻灾(zāi)害后受损情况(kuàng)。

作物遭受冷(lěng)冻害后,体内叶绿素活(huó)性会(huì)减弱,对近红外光和红光的敏感度下降会导致植被指数发生变化,因此植被指数差(chà)异分析主要是通过(guò)受灾前后植被指数的差值来判断受灾情况。

在(zài)暴(bào)风雨灾(zāi)害中,研究表明(míng),水浸后的植被可见光波段反射增强,近红外波段减弱。且近红外波段和热波段的(de)组合可以识别水浸(jìn)和健康(kāng)谷类作物。

在伊利(lì)诺伊州的一场强风和强降(jiàng)雨天(tiān)气中,该州中部(bù)地区105英亩(613亩)的(de)谷物发生不同程(chéng)度损害。无人机服务Overhead Ag公司利(lì)用无人机技术生成灾后评估报告,详细标出了轻微(wēi)受损区、中度受损和重度受(shòu)损区(qū),并(bìng)且计算出了(le)各自面积和所(suǒ)占比(bǐ)例,让农户可以直观(guān)了解灾后损失(shī)情况。

5.总览梯田概(gài)况,便于及时整改

梯田是在坡地上沿等高线分段(duàn)建(jiàn)造的阶梯式(shì)农田,其是一种重要的水土保(bǎo)持(chí)措(cuò)施(shī),具有保(bǎo)水(shuǐ)、保土、保肥的作用。作为坡耕地治理措(cuò)施的一种,修建梯田可(kě)以通(tōng)过减缓地形坡度、缩短坡长来改变坡面的小地(dì)形,进而有效治理坡耕地水(shuǐ)土流失。所以,及时获得(dé)梯田(tián)的动态指标,可(kě)以(yǐ)为梯田建设成效评价、水(shuǐ)土流(liú)失防止、水土资源合理利(lì)用等提供科学依据。

利用遥感(gǎn)技术生(shēng)成的(de)高分(fèn)辨率影像对水土(tǔ)保持进行检测(cè),有利于提(tí)取(qǔ)更详尽的水土保持(chí)措施。利(lì)用无(wú)人机生(shēng)成高(gāo)程图(tú)可以直观(guān)看到梯(tī)田的整(zhěng)体(tǐ)布局,便于梯田管理者(zhě)随(suí)挖随填,及时整改(gǎi)阶地和排水系统。

其实卫星(xīng)遥感手段已经发展已久,但卫星易受到天气环境(jìng)影响,且轨道周期较长。比(bǐ)较而言,无(wú)人机灵活性更强、易(yì)部署。相(xiàng)信(xìn)随着无人(rén)机平台、传感器和软件技(jì)术的(de)进一(yī)步(bù)提升,未来无人机作为卫(wèi)星(xīng)等其他遥感平(píng)台的补充手段,可以帮助在(zài)农业构建起更加完(wán)整的(de)监测网。源自:宇辰(chén)网无人机资讯(xùn)

注:本(běn)文部分信息参考自(zì)文献《农业遥感(gǎn)研究(jiū)现状与展望》、文献《基于纹理的高分遥感提取可行性探索》、文献(xiàn)《基(jī)于遥(yáo)感抽样的农(nóng)作(zuò)物灾害(hài)损失评估(gū)方法》和国外网站DroneDeploy等。

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