無人機遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)災害調(diào)查中的應用探究

摘 要：隨著科學技術(shù)的進步，無人機遙感技術(shù)已被越來越多地應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。利用無人機搭載的高光譜成像設備獲取農(nóng)作物圖像，快速獲取農(nóng)作物長勢和病蟲害等信息。在此基礎上，開展無人機遙感技術(shù)的應用，不僅可以提高農(nóng)業(yè)災情調(diào)查的效率，還可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策提供數(shù)據(jù)支持，提高災情調(diào)查的質(zhì)量與水平?；诖?，將對無人機遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)災害調(diào)查中的應用進行探究。

關(guān)鍵詞：無人機遙感技術(shù)；農(nóng)業(yè)災害；調(diào)查工作

中圖分類號：S127 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）06–0-03

農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟的根本，它的穩(wěn)定和繁榮關(guān)系到整個國家的發(fā)展。然而，病蟲害、旱災、澇漬等農(nóng)業(yè)災害卻嚴重影響了農(nóng)作物的正常生長與產(chǎn)量，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了巨大的損失。因此，及時準確地對農(nóng)業(yè)災害進行監(jiān)測與應對，是保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定的關(guān)鍵。隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，作為一種新興的農(nóng)業(yè)災害監(jiān)測手段，無人機遙感技術(shù)是一種將無人機技術(shù)與遙感技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)，通過搭載多種傳感器與設備，可以實時監(jiān)測農(nóng)田環(huán)境、農(nóng)作物長勢、災情等信息，其不僅具有高分辨率、高時效性等特點，還可通過數(shù)據(jù)處理與分析，為農(nóng)業(yè)災害的防災減災提供科學依據(jù)，具有極高的研究價值。

1 無人機遙感技術(shù)的基本特點

1.1 高效性

無人機對地觀測的高效率主要表現(xiàn)為數(shù)據(jù)采集速度快、數(shù)據(jù)采集范圍大。第一，從數(shù)據(jù)采集的速度上看，無人機遙感可以在1 min內(nèi)獲得高質(zhì)量的遙感圖像，這對農(nóng)業(yè)災情調(diào)查具有重要意義。農(nóng)業(yè)災害具有明顯的季節(jié)性特征，如東北地區(qū)一年兩季稻作結(jié)構(gòu)，作物生長易受氣候因子影響。無人機遙感技術(shù)是一種實時監(jiān)測技術(shù)，它能在農(nóng)業(yè)災害發(fā)生后及時獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。第二，就數(shù)據(jù)采集范圍而言，無人機遙感技術(shù)具有覆蓋范圍廣等特點，可以實現(xiàn)對某一特定區(qū)域的重點監(jiān)控。第三，無人機遙感技術(shù)可以實現(xiàn)一站多點同時監(jiān)測多個區(qū)域，極大地方便了農(nóng)業(yè)災情調(diào)查。

1.2 精確度

無人機遙感技術(shù)能夠?qū)崟r監(jiān)測地面狀況，在獲取數(shù)據(jù)的同時，還能分析農(nóng)作物的生長狀況、病蟲害情況。例如，應用無人機遙感技術(shù)，可以在作物生長過程中獲取作物長勢數(shù)據(jù)，并將地面狀況實時傳送至計算機，與機載傳感器采集的數(shù)據(jù)進行對比分析，進而判斷作物長勢，及時發(fā)現(xiàn)病蟲害[1]。無人機遙感還能記錄下影像中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象，及時發(fā)現(xiàn)作物生長過程中存在的問題與缺陷，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的參考價值。

1.3 及時性

第一，無人機遙感可實時監(jiān)測作物長勢、病蟲害等信息。這主要是因為無人機低空飛行，可獲得高分辨率圖像，并可實現(xiàn)自動化處理與識別，降低人為因素對數(shù)據(jù)處理的影響。第二，應用無人機遙感技術(shù)，可即時獲得遙感圖像，及時掌握作物長勢及其他相關(guān)信息。第三，無人機遙感技術(shù)可對作物生長過程中出現(xiàn)的作物倒伏等異?，F(xiàn)象進行實時監(jiān)測，快速判斷作物是否發(fā)生病蟲害。此外，通過無人機遙感技術(shù)，可以在最短的時間內(nèi)獲得受災地區(qū)的詳細情況，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供依據(jù)。

2 無人機遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)災害調(diào)查中的應用價值

2.1 高效、快捷地獲取數(shù)據(jù)

無人機遙感技術(shù)以其高機動、靈活的特點，可以在短時間內(nèi)到達災情現(xiàn)場，完成數(shù)據(jù)采集。相對于傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感，無人機在惡劣天氣下仍可實時獲取受災現(xiàn)場的高分辨圖像[2]。同時，無人機搭載多種傳感器，可獲得多波段、高光譜等多源數(shù)據(jù)，為災情調(diào)查提供全面、詳盡的信息。無人機遙感是一種高效、快速的遙感技術(shù)，應用于農(nóng)業(yè)災情調(diào)查具有明顯的優(yōu)越性。

2.2 準確、細致地進行災情評估

無人機遙感技術(shù)通過對圖像數(shù)據(jù)進行處理與分析，可以對農(nóng)作物種類、災情程度及災情范圍進行精確識別，為農(nóng)業(yè)部門及時掌握災情、制定有針對性的救災措施提供依據(jù)。同時，無人機還可以預測災害發(fā)展趨勢，為防災減災提供科學依據(jù)。這種精確細致的災情評估方法，有助于提高防災減災工作的效率與精度。

2.3 降低偵查費用和防范風險

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)災害調(diào)查往往需要投入大量的人力、物力，且存在較大的安全風險。而無人機遙感技術(shù)可以極大地降低這方面的風險。一方面，無人機可替代人工勘查高風險地區(qū)，減少人員傷亡；另一方面，無人機具有快速、大面積、高效率、低成本等優(yōu)點。

2.4 推動創(chuàng)新和發(fā)展災害防治技術(shù)

無人機遙感技術(shù)在我國得到廣泛應用，促進了我國農(nóng)業(yè)防災減災技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展。無人機遙感技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)相結(jié)合，可實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)災害的實時監(jiān)控、預警與防控[3]?？梢姡瑹o人機遙感技術(shù)不僅可以提高防災減災的效率與精度，還可以促進災害防治技術(shù)的更新，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供強有力的支撐。

2.5 大力推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化

在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程中，無人機遙感技術(shù)已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要標志。應用無人機遙感技術(shù)，農(nóng)業(yè)部門可更準確地掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)動態(tài)，優(yōu)化資源配置，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。同時，無人機遙感技術(shù)也能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策提供科學依據(jù)，促進農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級與可持續(xù)發(fā)展。

3 無人機遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)災害調(diào)查中的應用

3.1 無人機遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)災害調(diào)查中的應用范圍

3.1.1 監(jiān)測農(nóng)作物長勢

無人機遙感能夠在較短的時間內(nèi)獲得大量的農(nóng)作物圖像。農(nóng)作物遙感圖像中除了含有作物光譜信息，還含有作物空間結(jié)構(gòu)、長勢等信息[4]。研究成果可為農(nóng)業(yè)災情調(diào)查提供重要基礎數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)農(nóng)作物災情快速準確識別與評估，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學依據(jù)。

無人機遙感可應用于農(nóng)作物長勢監(jiān)測，是一種基于高光譜成像技術(shù)的作物長勢監(jiān)測技術(shù)。當前，搭載高光譜圖像的無人機已被廣泛用于我國的新疆、甘肅等地農(nóng)作物長勢的監(jiān)測。無人機搭載高光譜成像設備獲取的高光譜圖像可有效識別農(nóng)作物長勢，為農(nóng)業(yè)災情調(diào)查提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。在新疆地區(qū)，由于當?shù)氐臍夂驐l件相對較差，導致不同作物在生長環(huán)境上的差異。擬采用無人機搭載高光譜成像設備，可實現(xiàn)對不同類型農(nóng)作物的快速識別與評價，提高農(nóng)作物長勢監(jiān)測的效率與精度。

3.1.2 獲取農(nóng)作物病蟲害信息

在調(diào)查農(nóng)作物病蟲害發(fā)生情況時，無人機遙感主要是利用無人機搭載的高光譜成像設備直接識別蟲害。利用高光譜成像裝置，可獲得作物不同生育期的光譜特性[5]。然而，由于植被覆蓋面積大，遙感圖像復雜，采用傳統(tǒng)方法難以識別。當前，主要利用像元二分法、最小距離法、決策樹模型等方法對農(nóng)作物病蟲害信息進行提取。值得注意的是，無人機遙感技術(shù)應用于農(nóng)作物病蟲害信息提取時，還需綜合多源信息（如地面調(diào)查、遙感圖像等）進行綜合分析與處理。

3.1.3 評定作物收獲量

以往，主要根據(jù)地面調(diào)查資料估算作物收獲量。這種估算方法主要依靠人員的經(jīng)驗進行判斷，采用無人機遙感估算作物估產(chǎn)精度、可靠性較高，可實現(xiàn)快速、方便地估產(chǎn)。

例如，應用無人機遙感技術(shù)可以實現(xiàn)水稻產(chǎn)量的快速估算。第一，利用地面調(diào)查數(shù)據(jù)和遙感圖像信息，

可實現(xiàn)水稻單產(chǎn)的快速估算。第二，利用無人機搭載的高光譜成像設備，可實現(xiàn)水稻產(chǎn)量的高精度測量。將兩者相結(jié)合，既可實現(xiàn)作物單產(chǎn)的快速估算，又可提高作物估產(chǎn)的準確性與可靠性?？梢?，無人機遙感技術(shù)在農(nóng)作物估產(chǎn)中的應用前景十分廣闊。

3.2 無人機遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)災害調(diào)查中的應用實踐——以某地為例

某地發(fā)生嚴重蟲害，造成大量糧食減產(chǎn)。為更精確地估計災情，當?shù)剞r(nóng)業(yè)部門進行了災情調(diào)查。調(diào)查小組使用無人機遙感技術(shù)進入農(nóng)田，對受害作物的類型、范圍和損害情況做了詳盡調(diào)查。在對農(nóng)村進行訪問的同時，調(diào)研小組也深入了解了災區(qū)群眾的困難和現(xiàn)實需要。通過對災情進行全面的研究，得出了較為詳盡的災情概況，為有關(guān)部門在災后重建中的決策提供了參考。此次普查不但為我國農(nóng)業(yè)災情評價工作提供了關(guān)鍵的資料支撐，而且顯示出了我國農(nóng)業(yè)部門在應對災難方面快速響應與高效率工作的能力。

3.2.1 明確調(diào)查的范圍和目標

在農(nóng)業(yè)災害調(diào)查中，先確定調(diào)查范圍與調(diào)查對象，

對災害發(fā)生區(qū)進行細致的分析。調(diào)查范圍的確定綜合考慮了災情的地域分布、農(nóng)作物的種類和分布、災情的嚴重性。當?shù)剞r(nóng)業(yè)部門綜合分析了各要素，以確定較為精確的調(diào)查范圍，從而保證調(diào)查的全面性、實效性。在確定調(diào)查對象時，根據(jù)調(diào)查對象的具體情況，確定調(diào)查對象。這一過程涉及許多重要信息，如受影響的作物類型、生長周期、受災程度等。對這些信息有了更深層次的認識后，為下一步災害調(diào)查提供了強有力的數(shù)據(jù)支持[6]。

此外，明確調(diào)查的具體內(nèi)容和目標，如對災情的評估、成因的分析、防災減災的建議。主要內(nèi)容包括查閱有關(guān)文獻資料、了解當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況、與有關(guān)部門及農(nóng)戶進行交流等。在此基礎上，當?shù)剞r(nóng)業(yè)部門對受災情況及受災作物特征有了較為全面的認識，為下一步調(diào)查提供了有力的保證。

3.2.2 采集無人機遙感數(shù)據(jù)

隨著無人機遙感技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)災情調(diào)查的重要性日益凸顯。相對于傳統(tǒng)的調(diào)查方式，無人機遙感具有操作簡便、高效、經(jīng)濟等優(yōu)勢，可直接獲取農(nóng)作物的光譜、圖像等重要信息。因此，利用無人機進行農(nóng)業(yè)災情調(diào)查非常必要。為了明確災情，當?shù)剞r(nóng)業(yè)部門在第一時間便開始采集無人機遙感數(shù)據(jù)。

在獲取無人機數(shù)據(jù)的過程中，首先要選擇合適的無人機裝備及傳感器。在此基礎上，當?shù)剞r(nóng)業(yè)部門根據(jù)調(diào)查對象及實際情況，選擇合適的測量方法，以保證所測資料的質(zhì)量與準確性。其次，為了保證無人機的穩(wěn)定可靠，還對無人機進行了足夠的標定與測試。在數(shù)據(jù)采集過程中，當?shù)剞r(nóng)業(yè)部門充分考慮了氣象、光照等因素的影響，選擇了適當?shù)牟杉瘯r機和采集條件，避免因外界因素而影響數(shù)據(jù)質(zhì)量。為保證數(shù)據(jù)的完整性與一致性，工作人員結(jié)合地質(zhì)情況制定了合理的數(shù)據(jù)收集計劃。最后，當?shù)剞r(nóng)業(yè)部門對獲取的無人機遙感數(shù)據(jù)進行了進一步的處理與分析，該過程包括數(shù)據(jù)預處理、特征提取、分類識別等環(huán)節(jié)，以便從中提取有價值的信息。

3.2.3 監(jiān)測農(nóng)作物長勢

作物生長狀況是影響農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)的重要因素，也是評估災情程度的重要基礎。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，無人機遙感技術(shù)在農(nóng)作物長勢監(jiān)測中發(fā)揮著越來越重要的作用[7]。無人駕駛無人機可在不同高度、不同角度拍攝農(nóng)作物，獲取農(nóng)作物各生育時期的圖像數(shù)據(jù)。通過對圖像數(shù)據(jù)的處理與分析，可以提取出作物的葉面積指數(shù)、葉綠素含量等生長參數(shù)，以直觀的方式反映作物的生長狀況、生長狀況等。

傳統(tǒng)的監(jiān)測手段耗費大量的人力和物力，而且所獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)也十分有限。無人機遙感技術(shù)具有快速、大面積、高精度等優(yōu)點。當?shù)剞r(nóng)業(yè)部門利用無人機遙感監(jiān)測農(nóng)作物長勢，及時發(fā)現(xiàn)作物生長過程中存在的營養(yǎng)不足、缺水、病害情況等問題，為農(nóng)業(yè)災害防治提供數(shù)據(jù)支撐。在此基礎上，優(yōu)化作物生長環(huán)境與管理措施，提升作物產(chǎn)量與品質(zhì)，推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.2.4 病蟲害普查

由于當?shù)爻霈F(xiàn)了嚴重的病蟲害，嚴重影響了作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量。因此，當?shù)剞r(nóng)業(yè)部門在病蟲害調(diào)查中，應用無人機遙感技術(shù)，實現(xiàn)了對病蟲害快速、準確的采集與分析。無人機遙感能夠獲取高分辨率的農(nóng)作物圖像和數(shù)據(jù)，這些圖像和數(shù)據(jù)能夠反映農(nóng)作物的生長狀況、葉色、病斑的分布情況，以便及時發(fā)現(xiàn)病蟲害的發(fā)生狀況。當?shù)剞r(nóng)業(yè)部門利用無人機遙感監(jiān)測蟲害，快速確定蟲害發(fā)生范圍及危害程度，為下一步防治提供數(shù)據(jù)支撐。在此基礎上，工作人員有針對性地采取了防治措施，降低病蟲害對作物的危害，提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)。

3.2.5 解釋和分類遙感影像

遙感影像解譯和分類環(huán)節(jié)主要依靠無人機遙感獲取的圖像數(shù)據(jù)，結(jié)合作物品種和生長期等特點對其進行精細處理。

針對不同的作物，需要選擇合適的解譯方法[8]。例如，某些農(nóng)作物在生長過程中會出現(xiàn)一些特殊的光譜特征，這些特征可以被用于精確地鑒定。同時，不同生長期的農(nóng)作物在遙感圖像上呈現(xiàn)出不同的形態(tài)，這是制定分類標準的重要依據(jù)。在實際操作過程中，經(jīng)常會碰到一些比較復雜、困難的情況。在此基礎上，當?shù)剞r(nóng)業(yè)部門利用無人機搭載的高光譜成像設備，可獲得更為精細、準確的作物遙感圖像數(shù)據(jù)。高光譜圖像可以提供豐富的光譜信息，幫助工作人員準確識別農(nóng)作物的種類及長勢。此外，在遙感影像解譯和分類中，地面調(diào)查成果的應用也是一個重要環(huán)節(jié)。地面觀測可直接觀測農(nóng)作物生長狀況、病蟲害等，為遙感影像解譯提供有力的檢驗與支撐。

在這次檢查中，地面調(diào)查結(jié)果表明部分農(nóng)作物長勢良好，還有一些區(qū)域的病蟲害危害較輕，因此工作人員結(jié)合遙感影像資料，對該類作物進行分類，將其分為健康和異常兩類，將異常區(qū)域圈出進行定點治療，并對健康區(qū)域進行防控，有效控制了病蟲害發(fā)展。

4 結(jié)束語

無人機遙感是一種新興的農(nóng)業(yè)災害調(diào)查技術(shù)，能快速獲取作物長勢、病蟲害等信息，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策提供數(shù)據(jù)支持。同時，無人機遙感技術(shù)還可以在一定程度上彌補地面調(diào)查人員無法到達的地區(qū)，提高農(nóng)業(yè)災情調(diào)查的效率。在農(nóng)業(yè)災情調(diào)查中，應用無人機遙感技術(shù)可以快速獲取災情資料，減少人力、物力的投入與消耗。相關(guān)部門應加強無人機遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用效果研究，不斷提高我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率與質(zhì)量。

參考文獻

[1] 張耀宏.無人機遙感技術(shù)在林草資源調(diào)查中的應用探究[J].農(nóng)業(yè)災害研究，2021，11（10）：115-116.

[2] 曾柳思.無人機遙感在農(nóng)田信息監(jiān)測中的應用進展[J].大武漢，2022（11）：125-127.

[3] 張輝，楊張瑜，柴茜.無人機遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應用研究[J].南方農(nóng)機，2023，54（2）：56-58.

[4] 洪小麗，張語桐，王廷超，等.無人機遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)中應用的發(fā)展對策研究[J].東北農(nóng)業(yè)科學，2023，48（5）：140-144

[5] 黃權(quán)超.無人機遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測中的應用探究[J].南方農(nóng)業(yè)，2021，15（12）：94-95.

[6] 陶佳亮.無人機遙感技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與監(jiān)測中的應用探究[J].新農(nóng)業(yè)，2023（1）：34-35.

[7] 楊志軍，魚海霞.無人機技術(shù)在水土保持監(jiān)測中的應用[J].農(nóng)業(yè)災害研究，2021，11（1）：171-172.

[8] 彭要奇，肖穎欣，鄭永軍，等.無人機光譜成像技術(shù)在大田中的應用研究進展[J].光譜學與光譜分析，2020，40（5）：1356 -1361.

收稿日期：2024-01-10

作者簡介：楊三萍（1988—），女，山西清徐人，助教，研究方向為遙感應用。