基于無人機遙感技術(shù)的水稻產(chǎn)量預(yù)估技術(shù)研究

萬孝軍　葉冬梅

摘 要：我國作為農(nóng)業(yè)大國，水稻產(chǎn)量規(guī)模與民生質(zhì)量息息相關(guān)，傳統(tǒng)種植業(yè)對于作物的產(chǎn)量預(yù)估都采用人工模式，效率低且精準度差，本文將結(jié)合無人機遙感技術(shù)特點，討論現(xiàn)代化技術(shù)在精準獲取信息、病蟲害的治療、水稻田間除草、低空作業(yè)直播等方面的作用，為提高預(yù)估質(zhì)量，推進水稻種植業(yè)的發(fā)展做出有力參考。

關(guān)鍵詞：無人機;遙感技術(shù);水稻產(chǎn)量

無人機可以實現(xiàn)與中控設(shè)備的聯(lián)系，通過影像顯示田間的實際種植情況。近幾年，我國各行各業(yè)都加大了對無人機監(jiān)控的使用力度，因為其具有自動化、高效率、適應(yīng)性強等優(yōu)勢，能夠清楚的反映出水稻生產(chǎn)情況，幫助工作人員更好的預(yù)估出產(chǎn)量，并對病蟲害防治、田間除草都可起到重要幫助。

一、無人機遙感技術(shù)的概念

無人機顧名思義為無人駕駛的飛行設(shè)備，其體積相比較于傳統(tǒng)意義上的飛機來說小了數(shù)十倍。世界上最早使用無人機是在1917年前后，當(dāng)時無人機的主要作用為軍事勘查，隨著時間的發(fā)展，無人機目前已經(jīng)在地質(zhì)水文勘測、林業(yè)管理、田間管理、城市建設(shè)等行業(yè)中得到充分的開發(fā)。20世紀80年代后，無人機上的傳感器類型逐漸增加，且性能更加完善，續(xù)航時間也從原有的60min不斷延長至全天乃至幾十個小時。無人機遙感可以實現(xiàn)在線更新GIS數(shù)據(jù)庫，幫助用戶快速了解地面情況。例如：臺灣大學(xué)就曾利用無人機拍攝低空地面圖像，并放大分析垃圾堆積物的具體分布，對環(huán)境污染整治起到重要幫助。而我國一直以來都是農(nóng)業(yè)大國，耕地面積可達到國土的1/3。傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)工作均依靠人力資源進行完成，例如：田間巡邏，記錄水稻播種面積、除蟲除草等等。種植人員不僅僅工作壓力大，而且很容易出現(xiàn)紕漏。未來，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作中應(yīng)用無人機遙感技術(shù)已經(jīng)是必然趨勢，需要我們加以重視[1]。

二、水稻產(chǎn)量預(yù)估技術(shù)要點

（一）精準獲取信息

未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必然會向著區(qū)域化、集約化、科學(xué)化、機械化、高效化及智能化等方向發(fā)展，尤其是，我國近幾年快速發(fā)展的植保無人機技術(shù)，其能夠提高農(nóng)業(yè)信息精準度，符合農(nóng)業(yè)航空的理念。無人機遙感技術(shù)還可以快速、無損、大范圍的獲取作物農(nóng)情，并開展靈活操作。無人機對于場地的要求不高，起飛效率高、有著更好的作業(yè)質(zhì)量，并且獲得的數(shù)據(jù)具有更高的分辨率和質(zhì)量。利用無人機搭載遙感傳感器獲取作物圖像，通過圖像拼接和融合技術(shù)，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)，對作物具體信息進行定量分析。例如：可以在獲取植物冠層氮元素含量情況后，分析養(yǎng)分供給狀況，并進行下一步處理。

（二）病蟲害的治療

使用遙感技術(shù)可以通過傳感器反饋及時得到目標圖像，然后由專家對圖像光譜進行分析。目前水稻生產(chǎn)分布圖在生成時使用到的技術(shù)有GPS、GIS兩種。病蟲害是目前對水稻生產(chǎn)總值影響最大的問題，情況嚴重時還會導(dǎo)致巨大產(chǎn)額損失。根據(jù)世界糧食農(nóng)業(yè)組織分析，每年全球因為病蟲害而損失的糧食約占據(jù)總糧產(chǎn)量的25%。具體到蟲害為14%、病害為11%?？砂l(fā)現(xiàn)的蟲害種類就高達1000多種，一旦爆發(fā)必然會對種植全局產(chǎn)生影響。使用無人機遙感技術(shù)可以有效獲取地面田間信息，例如：生長環(huán)境、病蟲害情況、水稻長勢等等。提高對病情、蟲害的了解，然后再根據(jù)實際農(nóng)情開展精準施藥、精準施肥等等。

（三）水稻田間除草

除草是保證水稻產(chǎn)量的基礎(chǔ)性工作，如果田間雜草得不到及時處理，會導(dǎo)致水稻養(yǎng)分不足，影響最終經(jīng)濟效益。在種植生產(chǎn)時，應(yīng)從而封閉除草、莖葉除草、一次性除草三方面開展。首先封閉除草就是使用無人機在土壤上噴涂均勻的藥物，等到雜草生長出來后，會立刻接觸到農(nóng)藥層，然后失去生命活性，從而達到除草目標。而莖葉除草就是通過調(diào)整飛行高度來實現(xiàn)對農(nóng)藥到莖葉的噴灑，這種方式安全性比較高，且無人機效率較高，可大大縮短工作周期，水稻長勢不會受到任何負面影響，周圍藥害問題也會對應(yīng)減小。一次性除草應(yīng)用頻率相比較上述兩種來說比較少，在水稻播種后的15-20天內(nèi)，采用植保無人機噴施封閉和莖葉混合除草劑到水稻田上，達到對水稻田中雜草一次性除去。

（四）低空作業(yè)直播

2014年到2015年，我國全國范圍內(nèi)水稻生產(chǎn)總量為2.06億噸，并呈現(xiàn)出不但上漲的態(tài)勢。為了更好的應(yīng)對如此龐大的產(chǎn)量預(yù)估工作量，就必然要引用無人機遙感技術(shù)。而無人機直播可以通過搭載種子，統(tǒng)一飛行并撒播。2019年4月，我國四川省岳池縣就進行無人機直播技術(shù)現(xiàn)場交流會，在使用無人機播種時，一畝地的播種工作僅用了20分鐘就完成了，全程除了一名技術(shù)人員外，并沒有使用任何人工才做。播種速度提高了近20倍。這樣一來，水稻種植從播種到產(chǎn)量預(yù)估都得到全面的信息化發(fā)展，使用無人機遙感技術(shù)進行播種，效率相比較于傳統(tǒng)人工模式，提高了近20倍，這樣一來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需勞動力也大大減少，清減下來的人力資源可以投入到其他人力生產(chǎn)活動當(dāng)中，實現(xiàn)資源利用率的最大化。但是需要注意的，在開始直播前，應(yīng)對田間做好預(yù)處理工作，確保除雜、蓄水、平整等工作的質(zhì)量。未來，建立在無人機遙感技術(shù)基礎(chǔ)上的低空作業(yè)直播仍將不斷發(fā)展，從而推進水稻種植行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。

三、結(jié)論

綜上所述，利用傳感器反射的植物光譜可及時掌握田間水稻產(chǎn)量情況，通過搭載數(shù)碼相機，反映水稻光譜系數(shù)。但是該技術(shù)在投入使用時仍存在成本過高、專業(yè)技術(shù)人員匱乏、認同度低等問題。需要我們做好基層宣傳工作，并對投入成本加以控制，使遙感技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之間更加適配，為提高經(jīng)濟效益打好基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]南聰強.淺談無人機航空遙感技術(shù)在土地勘測定界中的應(yīng)用[J].世界有色金屬，2019（16）：242-243.

[2]于堃，單捷，王志明，等.無人機遙感技術(shù)在小尺度土地利用現(xiàn)狀動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2019，35（04）：853-859.

項目：本文系江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院科技項目（項目編號：2018kj38）

作者簡介：萬孝軍（1978-），男，副教授，高工，研究方向：建筑工程，園林工程;葉冬梅（1984-），女，碩士研究生，高級工程師，攝影測量與遙感專業(yè)，主要研究遙感AI識別與信息提取。