無人機(jī)在現(xiàn)代精準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)和智慧灌溉中的應(yīng)用

朱長(zhǎng)富 廖華春 龍耿文

摘 要：無人機(jī)作為小型遙感技術(shù)的平臺(tái)，與傳統(tǒng)的衛(wèi)星和航空遙感相比，在靈活性和分辨率方面都有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文簡(jiǎn)單介紹了無人機(jī)遙感技術(shù)在現(xiàn)代精準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)等，并根據(jù)目前最新的科技，結(jié)合RF射頻技術(shù)和GPS技術(shù)，提出了智慧灌溉的先進(jìn)技術(shù)，在滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的前提下節(jié)約用水，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代精準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；遙感技術(shù)；節(jié)約用水；智慧灌溉；精準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)

無人駕駛飛機(jī)簡(jiǎn)稱“無人機(jī)”，英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛行器。無人機(jī)實(shí)際上是無人駕駛飛行器的統(tǒng)稱，從技術(shù)角度定義可以分為：無人直升機(jī)、無人固定翼機(jī)、無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機(jī)這幾大類。無人機(jī)除了在軍事上應(yīng)用外，也大量應(yīng)用在民用各行業(yè)，比如測(cè)繪、國(guó)土和農(nóng)業(yè)等都已得到了廣泛應(yīng)用。

一、無人機(jī)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

1.農(nóng)田藥物噴灑

藥物噴灑是農(nóng)用無人機(jī)最為廣泛的應(yīng)用，與傳統(tǒng)植保作業(yè)相比，植保無人機(jī)具有精準(zhǔn)作業(yè)、高效環(huán)保、智能化、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，為農(nóng)戶節(jié)省大型機(jī)械和大量人力的成本，全國(guó)各地不少地區(qū)都已使用植保無人機(jī)進(jìn)行藥物作業(yè)，受到了人們的肯定。

2.農(nóng)田信息監(jiān)測(cè)

無人機(jī)農(nóng)田信息監(jiān)測(cè)主要包括病蟲監(jiān)測(cè)、灌溉情況監(jiān)測(cè)及農(nóng)作物生長(zhǎng)情況監(jiān)測(cè)等，是利用以遙感技術(shù)為主的空間信息技術(shù)通過對(duì)大面積農(nóng)田、土地進(jìn)行航拍，從航拍的圖片、攝像資料中充分、全面地了解農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境、周期等各項(xiàng)指標(biāo)，從灌溉到土壤變異，再到肉眼無法發(fā)現(xiàn)的病蟲害、細(xì)菌侵襲，指出出現(xiàn)問題的區(qū)域，從而便于農(nóng)民更好地進(jìn)行田間管理。無人機(jī)農(nóng)田信息監(jiān)測(cè)具有范圍大、時(shí)效強(qiáng)和客觀準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，是常規(guī)監(jiān)測(cè)手段無法企及的。

3.農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)勘察

農(nóng)作物在生長(zhǎng)過程中難免遭受自然災(zāi)害的侵襲，使得農(nóng)民受損。農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)公司為了更為有效地測(cè)定實(shí)際受災(zāi)面積，進(jìn)行農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)災(zāi)害損失勘察，將無人機(jī)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)賠付中。無人機(jī)具有機(jī)動(dòng)快速的響應(yīng)能力、高分辨率圖像和高精度定位數(shù)據(jù)獲取能力、多種任務(wù)設(shè)備的應(yīng)用拓展能力、便利的系統(tǒng)維護(hù)等技術(shù)特點(diǎn)，可以高效地進(jìn)行受災(zāi)定損任務(wù)。通過航拍查勘獲取數(shù)據(jù)、對(duì)航拍圖片進(jìn)行后期處理與技術(shù)分析，并與實(shí)地丈量結(jié)果進(jìn)行比較校正，保險(xiǎn)公司可以更為準(zhǔn)確地測(cè)定實(shí)際受災(zāi)面積。無人機(jī)受災(zāi)定損，解決了農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)賠付中勘察定損難、缺少時(shí)效性等問題，在提高效率的同時(shí)確保了農(nóng)田賠付勘察的準(zhǔn)確性。

4.無人機(jī)在農(nóng)業(yè)其它方面的應(yīng)用

無人機(jī)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用除以上三個(gè)用途外，還可進(jìn)行播種、授粉、施肥和農(nóng)業(yè)灌溉。近年來逐漸開展起來的農(nóng)用無人機(jī)作業(yè)在化肥施撒、農(nóng)作物授粉、播種等方面充分顯示出優(yōu)勢(shì)。

二、無人機(jī)在農(nóng)業(yè)智慧灌溉中的應(yīng)用

1.無人機(jī)在旱情監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用

無人機(jī)已經(jīng)成為一種新型的信息獲取途徑，在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的建設(shè)進(jìn)程中，其在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展中占有的地位會(huì)越來越重要，尤其是在農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測(cè)以及農(nóng)業(yè)灌溉上的應(yīng)用。

無人機(jī)通過搭載遙感設(shè)備，對(duì)收集到的土壤反射回的微波圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，和建立的模型進(jìn)行對(duì)比得到具體的土壤濕度含量，并且可以對(duì)圖像模糊的區(qū)域通過自動(dòng)或人工對(duì)無人機(jī)實(shí)時(shí)進(jìn)行任務(wù)設(shè)定、航線調(diào)整進(jìn)行重新的觀測(cè)。可以更加全面的對(duì)土壤進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后將再次傳回的數(shù)據(jù)與圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，得到更加具體的土壤濕度。

2.無人機(jī)在智慧灌溉上的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)灌溉是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最基本的問題，合理高效的農(nóng)田灌溉，是保證作物生長(zhǎng)和節(jié)約用水的基本準(zhǔn)則。

在無人機(jī)部署并配合智能傳感器為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)提供通信服務(wù)，通過RF和GPS的結(jié)合，農(nóng)業(yè)自動(dòng)拖拉機(jī)可以以高達(dá)1厘米的精度對(duì)整個(gè)農(nóng)田的農(nóng)作物進(jìn)行導(dǎo)航和路線校正。安裝了RF設(shè)備的無線機(jī)器（M2M）網(wǎng)絡(luò)有可能解決自動(dòng)化農(nóng)業(yè)環(huán)境中的重大連接問題。

無人機(jī)攜帶RF射頻技術(shù)可以幫助優(yōu)化淡水、肥料和殺蟲劑等資源，并識(shí)別健康和不健康的作物；智能傳感器可以應(yīng)用于土壤監(jiān)測(cè)并實(shí)現(xiàn)灌溉，通過RF射頻技術(shù)遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)智灌溉。比如，農(nóng)田的傳感器檢測(cè)到農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)不足，或者土壤中沒有足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。那么，傳感器通過RF將信息發(fā)射給無人機(jī)，無人機(jī)將信息傳遞給信息中心的，決策者獲得信息后立即做出正確的部署。從而實(shí)現(xiàn)智慧灌溉。

三、無人機(jī)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

相比傳統(tǒng)農(nóng)用機(jī)械，無人機(jī)具有以下的優(yōu)勢(shì)：

1.無人機(jī)播種、施肥具有精準(zhǔn)度高、效率高的特點(diǎn)，將農(nóng)民從繁重的植保作業(yè)中解脫出來，利于規(guī)模化生產(chǎn)；

2.無人機(jī)體積小巧，方便轉(zhuǎn)場(chǎng)和運(yùn)輸；

3.不受地形條件限制，適用性好；

4.無人機(jī)操控手通過地面遙控及GPS定位對(duì)其實(shí)施控制，不直接操作機(jī)器，有效避免人員傷亡，安全性高。

5.無人機(jī)攜帶RF射頻技術(shù)和GPS技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)智慧灌溉；

6.一般來講一個(gè)農(nóng)民每天采用舊的方法只能收集有限的信息。而采用了無人機(jī)，他可以在空中捕捉超視距方位的信息，效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過農(nóng)民舊方法。

四、結(jié)語

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)航空的需求日益增長(zhǎng)，決定了農(nóng)用無人機(jī)必定成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)操作的主要力量之一。隨著無人機(jī)遙感技術(shù)的不斷發(fā)展及其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，為現(xiàn)代的精準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了更為有利的技術(shù)支持，其不僅可以應(yīng)用在土壤濕度的監(jiān)測(cè)和農(nóng)業(yè)灌溉上，還可以應(yīng)用在其他農(nóng)業(yè)的信息采集上，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)降到最低，保證農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，加快推進(jìn)我國(guó)的農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)化建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周超 ， 向緒友 ， 鐘旭 ， 賀藝；《無人機(jī)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用及展望》，《湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)》 ， 2017 （11） ：80-82.

[2] 吳冬平；《我國(guó)農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析》，《自然災(zāi)害學(xué)報(bào)》 ， 2015 （4） ：24-35.

[3] 淺夏憶傷秋；淺談無人機(jī)發(fā)展史，百度文庫，2016-07-24.

作者簡(jiǎn)介：朱長(zhǎng)富（1975-）男，廣東臺(tái)山人，主要從事水利信息化、地理信息系統(tǒng)、無人機(jī)航攝影測(cè)量與遙感、工程測(cè)量、海洋測(cè)繪等方面的生產(chǎn)、技術(shù)管理和研究工作。