当今(jīn)无人机飞防服务势头正劲,载着(zhe)药罐的(de)无人机已经得(dé)到广泛认可,但(dàn)与此同时,农用无人机的另一个潜在应用也不容(róng)忽视——农业遥感。遥感被认为(wéi)是(shì)农用(yòng)无人机的另(lìng)一(yī)个潜在市(shì)场,随着精(jīng)准农(nóng)业步伐的加(jiā)快,遥感代表着农用无人机的另一个广阔未来。
1、监测病虫害
病虫害是影响作(zuò)物产量的直接因素,是(shì)世界各国的主要(yào)农业灾(zāi)害之一。大规模的病虫害会给农业生产和(hé)国民经济(jì)造成巨大损失。据联合国粮农组织统(tǒng)计,世界粮食产量因病虫害造成的损失占粮食总产量的(de)20%以上。
利用遥感监(jiān)测技术跟追病虫害进展情况,有利于展开精准治理(lǐ)工作,做到(dào)及时发现、及(jí)时处理(lǐ),也(yě)有利于早期防治。其原理是,病虫害会造成作物叶片细胞(bāo)结构色素、水分(fèn)、氮元素等(děng)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谱和(hé)正常(cháng)作物可见光(guāng)到热红(hóng)外波段的反射光谱(pǔ)有明显差(chà)异。
在美国、澳大利亚等地,用无人(rén)机遥感监测并不罕见。比如,美国有种植户用(yòng)无(wú)人机监测的麦田锈病情况,从中可以明显看出哪里是重灾区。也(yě)有人用无人(rén)机查看(kàn)苜蓿(xu)地(dì)里的菟丝子(一种恶(è)性(xìng)寄生性杂草,主要寄生于苜蓿等豆(dòu)科作物,苜蓿生长(zhǎng)易(yì)受到(dào)恶性(xìng)杂草菟丝子的(de)严(yán)重危害,常造成苜蓿植(zhí)株成片(piàn)死亡),从而能在灾害大规(guī)模爆(bào)发前做到提早(zǎo)预防。
2、统计分析植株数量和成苗率(lǜ)
无人机(jī)遥感(gǎn)测绘(huì)的另一个用途是统计植株数量。相比于耗时且只(zhī)能抽样调查的手动计(jì)数,无人机(jī)统计更加(jiā)全面,准确(què)性更高。
据报道,2016年6月,基于(yú)云计(jì)算的无人机软件和制图解(jiě)决方(fāng)案(àn)供应商Drone Deploy、农业合作分析公司Aglytix和农业技术公司AgriSens合作,为农作物提供生(shēng)长分析(xī)工具,通过农(nóng)作物数量统计(jì)、农(nóng)作物占(zhàn)地面积来分(fèn)析当前农作物是否为(wéi)最佳生(shēng)长距离。
在2016年的(de)植物生(shēng)长(zhǎng)季,加利福尼(ní)亚北部的(de)一家私人(rén)农场请(qǐng)来第三方公司为农场74英亩的耕地移植(zhí)了数(shù)万番茄植株。为了避免该(gāi)公司没有严格按照移植数量收费,私(sī)人(rén)农场工作人(rén)员利(lì)用AgriSens公司(sī)的(de)无人机应用软件快速实现了数量统计。
除(chú)此之外(wài),用户也可以借助无人机遥感测绘的(de)硬件和(hé)软(ruǎn)件技术,分(fèn)析新栽培植株的成苗率,以确定重新栽种方案。
3.分析土壤属性
当今(jīn),世界农业现代化大国都在(zài)提(tí)倡精准农业(yè),要(yào)求根据土壤性(xìng)状,在作物生长过程中调节对作物(wù)的要素投入,以最低的投入达到最高的产(chǎn)出,并高效利用各(gè)类农业资源,改善环境,取得(dé)较好(hǎo)的经济效益和环境效益。
作为空(kōng)中(zhōng)监(jiān)测(cè)技术,农(nóng)业遥感是推动农业走向(xiàng)精(jīng)准化的有利手段。农业遥感监测主要以作物(wù)、土壤为对象。作物在可(kě)见光(guāng)-近红外光(guāng)谱波(bō)段中,反射率主要受到作物色素、细胞结构和含(hán)水率的影(yǐng)响(xiǎng),特别(bié)是在可见(jiàn)光(guāng)红光(guāng)波(bō)段(duàn)有很强吸收波段,在近(jìn)红外波段有很强的反射特性,可(kě)以被(bèi)用来进行作(zuò)物长势、作物品质、作物病虫害(hài)等方面(miàn)的(de)监测。土壤可(kě)见-近(jìn)红外光(guāng)谱总体反射率(lǜ)相对较低,在(zài)可见光谱(pǔ)波段主要受到土壤有机(jī)质、氧(yǎng)化铁等赋(fù)色成分的影响。因(yīn)此,土壤、作物等地物固有的反射光谱特(tè)性是农业遥(yáo)感的基础(chǔ)。
在精准农业(yè)中(zhōng),有一个重要的概念叫做归一化植被指数。根据专业(yè)解释,归一化植被指数(shù)是(shì)反映农作(zuò)物长势和营(yíng)养信息的重要参(cān)数(shù)之一,计(jì)算方式是近红外波段的(de)反射值与红光波段的反射值(zhí)之差比上两者之和。归一化(huà)植被(bèi)指数(shù)可以(yǐ)为改善作物健康提供参考依据,比如告(gào)诉你农田是否需要额外施肥(féi)。
4.自然灾(zāi)害后作物受损(sǔn)评估
农作物的整个(gè)生长(zhǎng)发育(yù)过程与气象息息相关,气(qì)候变化和(hé)灾(zāi)害性(xìng)天气是直接影响粮食生(shēng)产和农民(mín)增(zēng)收,影响农业的平稳快速(sù)发展(zhǎn)。不可避免的自然灾(zāi)害发生后,遥感技术可以用于评估暴(bào)风雨和冷冻灾害后受损情况。
作物遭受冷冻害(hài)后,体内(nèi)叶绿素活(huó)性会(huì)减弱,对近红外光和红光的(de)敏感度下降会导致(zhì)植被指数发(fā)生变(biàn)化,因此植被指数差(chà)异分析主要是通过受灾前后植(zhí)被(bèi)指数的(de)差值来判断受灾情况。
在暴风雨灾害中,研究表明(míng),水浸后(hòu)的植被可见光波段反射增强,近红(hóng)外波段减弱。且(qiě)近红外(wài)波(bō)段和(hé)热波段的(de)组合(hé)可以识别水浸和健(jiàn)康谷类(lèi)作物。
在(zài)伊利诺伊州的(de)一场强风(fēng)和强降雨天气中,该州中部地区105英亩(613亩)的(de)谷物(wù)发(fā)生不同程(chéng)度损害(hài)。无人机(jī)服务(wù)Overhead Ag公司利用无人机技术生成灾后评估报告,详细标出了轻微受损区、中度受损和重度受损区,并且(qiě)计算出了各(gè)自面积(jī)和所占比例,让农户可(kě)以(yǐ)直观了(le)解(jiě)灾后损失情况。
5.总(zǒng)览梯田概况(kuàng),便于及(jí)时整(zhěng)改
梯田是在坡(pō)地上沿等高线分段(duàn)建造的阶(jiē)梯式农田,其是一种重要的水土(tǔ)保持措施,具有保水、保土、保肥(féi)的作用。作为坡耕地治理措施的一种,修(xiū)建梯田可(kě)以(yǐ)通过减(jiǎn)缓(huǎn)地形坡(pō)度、缩短坡长来改变坡面的小地形,进而有效治理坡耕(gēng)地水土流失。所以,及(jí)时(shí)获得梯(tī)田的动态指标,可以(yǐ)为梯田建设成效(xiào)评价、水土流失防止、水土资源合理利用等提供科(kē)学依(yī)据。
利(lì)用遥(yáo)感技(jì)术生成的高分辨(biàn)率(lǜ)影像对水土保(bǎo)持进行检测,有利(lì)于提取(qǔ)更详尽的水土保(bǎo)持(chí)措施。利用(yòng)无人机生成高程图可以直(zhí)观看到梯田的整体布局,便于(yú)梯田管理(lǐ)者(zhě)随挖随填,及时(shí)整改阶地和排水系统。
其实卫星遥感手段已经(jīng)发(fā)展已久,但卫星易受到(dào)天气环(huán)境影响(xiǎng),且轨道周期较长。比较而言,无人机灵活性更强(qiáng)、易部署。相信随(suí)着(zhe)无人机(jī)平(píng)台、传感器和软件技术(shù)的进一步(bù)提升,未来无人机作为卫星等(děng)其他遥感平台的补充手段,可以帮助在农业(yè)构建起(qǐ)更加完(wán)整的监测网。源自:宇(yǔ)辰网无(wú)人机资讯
注:本文部分信息(xī)参考自文(wén)献《农业遥感研究(jiū)现状(zhuàng)与展望》、文献《基于纹理的高分(fèn)遥(yáo)感提取可行性(xìng)探(tàn)索》、文献《基(jī)于遥感抽(chōu)样(yàng)的农作物灾害损失评(píng)估(gū)方法》和国外网站DroneDeploy等。

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