淺談無人機(jī)遙感技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與展望

摘要：無人機(jī)遙感技術(shù)通過利用無線裝置控制無人機(jī)，實(shí)現(xiàn)快速獲取信息的先進(jìn)技術(shù)，具有低成本、易操作、采集周期短、成像清晰等優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)行業(yè)應(yīng)用較為廣泛。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，其主要應(yīng)用于對農(nóng)作物的病蟲害防治、進(jìn)行農(nóng)藥噴灑和災(zāi)害防御等工作。本文通過對無人機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用闡述，加強(qiáng)大家對該技術(shù)的認(rèn)知，為后續(xù)更廣泛的農(nóng)業(yè)應(yīng)用與發(fā)展提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)遙感技術(shù);現(xiàn)代農(nóng)業(yè);農(nóng)作物;應(yīng)用

1 無人機(jī)技術(shù)簡介

無人機(jī)技術(shù)即無人機(jī)遙感技術(shù)，是通過利用無線裝置控制無人機(jī)，實(shí)現(xiàn)快速獲取信息的先進(jìn)技術(shù)，具備自動(dòng)化、智能化、信息化、數(shù)據(jù)化等優(yōu)勢，并且具有低成本、易操作、采集周期短、成像清晰等優(yōu)點(diǎn)_[1]，在各個(gè)行業(yè)應(yīng)用中占據(jù)主要地位。早在上世紀(jì)末的國外，無人機(jī)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域被廣泛使用，而我國該技術(shù)起步則相對較晚。盡管國內(nèi)上世紀(jì)50年代就開始了航空技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域使用的研究，但由于受到場地限制，即便范圍較小的農(nóng)田區(qū)域也無法較好完成噴灑作業(yè)。近年來隨著技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)在我國得以廣泛使用，也將成為未來農(nóng)業(yè)領(lǐng)域最為主要的研究技術(shù)之一。本文通過對無人機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用闡述，加強(qiáng)大家對該技術(shù)的認(rèn)知，為后續(xù)更廣泛的農(nóng)業(yè)應(yīng)用與發(fā)展提供依據(jù)。

2 無人機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

2.1 農(nóng)田土壤分析及墑情測定

種植農(nóng)作物前，利用無人機(jī)監(jiān)測分析土壤，對農(nóng)作物種植的前期規(guī)劃具有關(guān)鍵作用_[2]。土壤是農(nóng)作物賴以生存的環(huán)境，測定土壤墑情能夠了解農(nóng)田土壤的干濕程度，同時(shí)對農(nóng)作物的生長趨勢及時(shí)作出預(yù)測評(píng)估。土壤墑情傳統(tǒng)測定方式只能是短期且小范圍的監(jiān)測，而利用無人機(jī)搭載近紅外光設(shè)備，能夠更全面監(jiān)測土壤，對比分析獲取的影像信息，即可基本了解土壤濕度。因此，利用無人機(jī)遙感技術(shù)可快速對農(nóng)田土壤進(jìn)行分析及墑情測定，并不受范圍限制，不僅可以合理規(guī)劃作物種植，還能實(shí)時(shí)探測作物生育期內(nèi)的土壤墑情，用以精準(zhǔn)灌溉。

2.2 農(nóng)田作物管理

未來灌區(qū)必將是全程機(jī)械化，而如何大面積快速獲取作物生長信息，并作出及時(shí)有效判斷，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代灌區(qū)的精準(zhǔn)管理，對灌區(qū)農(nóng)業(yè)的發(fā)展尤為重要。相比使用衛(wèi)星遙感存在易受云層遮擋、成本較高、人工地面采集數(shù)字影像耗時(shí)耗力等缺點(diǎn)，利用無人機(jī)搭載遙感系統(tǒng)可快速重復(fù)監(jiān)測農(nóng)田作物信息并獲取高分辨率的遙感圖像，使得植被覆蓋率監(jiān)測的準(zhǔn)確性大幅提高_[3]。

當(dāng)前，國外在基于遙感圖像信息的農(nóng)田作物管理方面的研究發(fā)展較快。日本采用無人機(jī)搭載紫外線照相機(jī)獲取水稻生長信息，用于施肥作業(yè)的指導(dǎo)_[4]。Lelong等利用無人機(jī)遙感平臺(tái)獲取不同品種小麥的遙感圖像，對不同品種小麥作物的物理參數(shù)進(jìn)行定量監(jiān)測評(píng)估。我國在無人機(jī)獲取遙感信息管理方面的發(fā)展相對較晚，主要在低空遙感系統(tǒng)監(jiān)測小麥白粉病、采用掃描儀和無人機(jī)平臺(tái)獲取水稻葉片和冠層的數(shù)字圖像、采用無人機(jī)掛載數(shù)碼相機(jī)和多光譜傳感器分別獲取大豆結(jié)莢期和鼓粒期的影像等方面有所研究_[5]。

2.3 農(nóng)用植保無人機(jī)

我國的基本農(nóng)田達(dá)1.2億hm²，是名副其實(shí)的農(nóng)業(yè)大國，每年需要進(jìn)行大量的農(nóng)業(yè)植保作業(yè)，而農(nóng)藥中毒人數(shù)每年高達(dá)10萬人，致死率約20%，并且農(nóng)藥殘留和污染同樣十分危險(xiǎn)。無人駕駛、操控人員安全系數(shù)高、噴灑效果好、噴霧效率高、適用性強(qiáng)、省藥、省水、作物損傷小等眾多優(yōu)點(diǎn)，使得農(nóng)用植保無人機(jī)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中被廣泛應(yīng)用。其中，無人機(jī)噴灑技術(shù)采用噴霧噴灑方式，至少能夠節(jié)約50%的農(nóng)藥使用量和90%的用水量，同時(shí)，無人機(jī)噴灑農(nóng)藥效率高達(dá)人工噴灑的30倍，這在很大程度上降低了資源成本。日本生產(chǎn)出了全球第1架用于噴灑農(nóng)藥的無人直升機(jī)，因其體積較小、噴灑效果好、作業(yè)機(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，在日本被廣泛使用，效果良好_[6]。

目前植保無人機(jī)尚存在成熟廠商少、培訓(xùn)及售后不到位、使用人藥劑知識(shí)缺乏等問題。因此，有必要加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，以讓其廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和實(shí)踐。

2.4 其他方面

除了以上提到的應(yīng)用范圍，無人機(jī)技術(shù)還可在地形測繪、農(nóng)村規(guī)劃、農(nóng)業(yè)物流、播種、雜交育種、農(nóng)作物快速分類及面積估算等方面提供技術(shù)支持，還可在公安應(yīng)用、消防救援、航拍勘測等其他領(lǐng)域發(fā)揮作用，應(yīng)用范圍廣泛，發(fā)展可觀。在全球精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的推動(dòng)下，無人機(jī)的應(yīng)用價(jià)值會(huì)愈發(fā)凸顯，加速現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工業(yè)化進(jìn)程，推動(dòng)中國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。

3 無人機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)結(jié)合的展望

無人機(jī)硬件條件的改進(jìn)是無人機(jī)遙感技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。在機(jī)身材料方面，選用合適的制造材料，使其輕便的同時(shí)能夠抵御惡劣環(huán)境的干擾，也能保障飛行的穩(wěn)定性。在遙感功能方面，需要保障采集設(shè)備的精確高效、信息處理系統(tǒng)的快速準(zhǔn)確，針對作物生長和營養(yǎng)的微小信息，更需精準(zhǔn)采集分析，以便后期的管理與操作。在田間雜草監(jiān)控方面，確定雜草分布是高效發(fā)揮除草劑作用的前提保障。在燃料供給方面，電能形式供給效率更高，因此加快發(fā)展大容量電池和燃料電化學(xué)應(yīng)用技術(shù)將為無人機(jī)應(yīng)用帶來質(zhì)的飛越。此外，無人機(jī)和探測器的制造成本也是限制其廣泛應(yīng)用的重要因素。

4 結(jié)論

無人機(jī)遙感技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，為現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了重要的技術(shù)支持。在國內(nèi)外加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化、自動(dòng)化的浪潮中，無人機(jī)這種低成本、易操作、高效率的自動(dòng)化智能設(shè)備必將會(huì)迅速普及。無人機(jī)遙感技術(shù)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的完美契合，對我國加快精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的建設(shè)步伐、提高農(nóng)業(yè)發(fā)展水平起到了至關(guān)重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：楊帥（1991—），男，漢族，黑龍江哈爾濱市人，農(nóng)學(xué)碩士，單位：天府新區(qū)航空旅游職業(yè)學(xué)院，研究方向：作物遺傳育種方向。