無人機技術(shù)在小麥病蟲害防治中的最佳融合應用探討

劉新軍

近年來，隨著科技的不斷進步，越來越多的新型技術(shù)被應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。作為其中的代表，無人機技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用已經(jīng)取得了顯著的效果。由于無人機具有移動靈活、輕便等特性，使其在農(nóng)作物種植的各項管控中得到了廣泛的應用。而在小麥病蟲害防治中融入無人機技術(shù)，更是科技與農(nóng)業(yè)發(fā)展相結(jié)合的一種重要方式，引起了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。因此，本文旨在研究無人機在小麥病蟲害防治方面的工作成效，并探討最佳的融合應用方案。

農(nóng)業(yè)病蟲害本身是影響國內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素之一，近年來隨著小麥種植面積的逐步拓展，使得各類病蟲害暴發(fā)概率呈現(xiàn)出逐年增長的趨勢。另一方面，越來越多農(nóng)村居民選擇前往城市當中打工，在導致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)出現(xiàn)勞動力短缺問題的同時，也增加了農(nóng)業(yè)種植所需成本，傳統(tǒng)農(nóng)藥噴灑方式已經(jīng)無法滿足小麥生產(chǎn)需求，此時將無人機應用到病蟲害的防控工作當中，能夠有效改善這類問題。因此，要對無人機與小麥病蟲害防治的融合應用展開現(xiàn)代化研究，強化這類新型技術(shù)在其中應用效果。

一、農(nóng)用無人機技術(shù)的概述

無人機是地面操控的無人駕駛飛行器，現(xiàn)已廣泛應用于小麥、玉米等農(nóng)作物的病蟲害防治。農(nóng)用無人機主要由導航飛控、飛行平臺和噴灑結(jié)構(gòu)組成，通過地面操作人員的遙控，實現(xiàn)在空中對農(nóng)作物進行藥物噴灑。與傳統(tǒng)的農(nóng)作物病蟲害防治方式相比，無人機技術(shù)具有更高的效率。通過高空噴灑農(nóng)藥，不僅能有效保障農(nóng)民的身體健康，提高農(nóng)藥噴灑的安全性，同時能顯著提升農(nóng)作物病蟲害防治效果，保障農(nóng)作物的正常生長。

二、目前無人機在小麥病蟲害防治當中的應用特性

1、具備極高安全性與工作效率

在小麥種植與管理當中，會涉及到相對較多的病蟲害防治工作，而傳統(tǒng)的小麥病蟲害防治往往需要投入相對較多的人力資源才能實現(xiàn)有效的管控工作，在擠占其他農(nóng)作物種植管理時間的同時，也會降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體工作效率。此時將無人機應用到小麥種植與生產(chǎn)當中，能夠運用無人機本身所具備的上空飛行能力來實現(xiàn)高效率的農(nóng)藥噴灑工作，整體工作效率較高、工作耗時較短以及勞動力投入相對較少的特性。由此能夠看出，無人機本身有著顯著的工作效益，在滿足小麥生產(chǎn)所產(chǎn)生的各類病蟲害防治需求，避免工作人員與農(nóng)藥產(chǎn)生直接接觸，整體安全性相對較高。這是由于無人機技術(shù)在應用中主要選用遠程操控的方式，操作人員并不需要與農(nóng)藥產(chǎn)生直接接觸便可以在種植區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)農(nóng)藥的噴灑工作，發(fā)揮出農(nóng)藥本身的病蟲害防治成效。

2、降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需成本

將無人機技術(shù)應用到小麥病蟲害現(xiàn)代化防治當中，能夠有效減少種植所需要消耗的資金成本。傳統(tǒng)的小麥病蟲害防治工作會對人力資源產(chǎn)生相對較高的需求，且整體農(nóng)藥噴灑成效也會受到農(nóng)民綜合能力意識影響，如果農(nóng)民不理解農(nóng)藥的各類應用方式且無法實現(xiàn)均勻噴藥，會在降低農(nóng)藥噴灑實效的同時，對小麥的正常生產(chǎn)帶來較多的負面影響，不但無法實現(xiàn)病蟲害的有效防控，還會增加小麥生產(chǎn)的實際所需成本。將無人機技術(shù)應用到小麥種植過程當中，能夠在優(yōu)化農(nóng)藥噴灑的同時，規(guī)避農(nóng)藥因人為因素而出現(xiàn)噴灑量分配不均的情況，這種方式不但能夠規(guī)避農(nóng)藥資源產(chǎn)生過多的浪費問題，還可以減少農(nóng)藥在噴灑過程當中對周邊生態(tài)環(huán)境所造成的負面影響。此時，小麥種植工作者可以從需要著重噴灑農(nóng)藥的區(qū)域推進藥物噴灑工作，優(yōu)化無人機技術(shù)應用效果，并提升無人機自身的技術(shù)操作。在另一方面，無人機的操作難度相對較低，對操作人員的要求也會相對放低，并且在物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的影響下可以運用統(tǒng)一遠程操控與智能操控來實現(xiàn)大范圍高效率的藥物噴灑，通過控制噴灑量與噴灑范圍的方式來規(guī)避農(nóng)藥的大量浪費。

3、農(nóng)藥消耗量相對較少

將現(xiàn)代化的無人機技術(shù)應用到小麥病蟲害防治工作當中，通常會采用超低量噴霧技術(shù)，在實現(xiàn)噴灑范圍有效擴張的同時增加霧滴的細膩程度，幫助農(nóng)藥能夠被更加均勻地噴灑到農(nóng)作物的表面，避免出現(xiàn)農(nóng)藥大量浪費的情況。而優(yōu)質(zhì)的農(nóng)用無人機不但能夠利用霧化噴灑的方式來完成農(nóng)藥的噴灑工作，還可以降低農(nóng)藥的整體使用量，避免對周邊植被造成影響并減少農(nóng)藥資金支出。

三、將無人機技術(shù)引用到小麥病蟲害防治的創(chuàng)新途徑

1、遙感監(jiān)測

無人機可以搭載高分辨率攝像頭或多光譜相機，對小麥田進行遙感監(jiān)測。利用圖像處理和分析技術(shù)，可以檢測出小麥田的病蟲害情況，并生成病蟲害分布圖，幫助農(nóng)民及時采取防治措施。無人機技術(shù)在小麥病蟲害防治中的遙感監(jiān)測應用是一種非常有效的方法。通過無人機搭載的高分辨率攝像頭或多光譜相機，可以對小麥田進行遙感監(jiān)測。

優(yōu)勢：①高分辨率影像：無人機采集的圖像具有高分辨率，能夠提供清晰、詳細地小麥田農(nóng)作物圖像，使農(nóng)民、專家和研究人員可以更準確地識別病蟲害的跡象和分布情況。②快速全面：無人機可以迅速飛越整個小麥田，捕捉大量圖像數(shù)據(jù)。相比于傳統(tǒng)的田間巡視，遙感監(jiān)測可以更快速地獲取全面的田間信息，幫助及時發(fā)現(xiàn)和識別潛在的病蟲害問題。③靈活性與精確性：無人機可以在低空飛行，能夠更接近農(nóng)作物，獲取更精確的圖像數(shù)據(jù)。同時，無人機的靈活性意味著可以在特定的時間、地點和角度進行監(jiān)測，提供更全面、準確的信息。

應用方式：①病蟲害識別：通過無人機搭載高分辨率攝像頭或多光譜相機，可以捕捉小麥田間的紅外、可見光和近紅外等不同波段的圖像。這些圖像可以用于識別農(nóng)作物的生長狀態(tài)、病蟲害跡象、營養(yǎng)狀況等信息，幫助農(nóng)民及時發(fā)現(xiàn)并針對性地采取防治措施。②病蟲害監(jiān)測與分布圖生成：利用無人機獲取的圖像數(shù)據(jù)，可以借助圖像處理和分析技術(shù)生成病蟲害分布圖。這些分布圖可以直觀、快速地提供小麥田中各區(qū)域的病蟲害情況，為農(nóng)民和專家提供決策依據(jù)。③監(jiān)測數(shù)據(jù)整合與分析：通過將無人機獲取的圖像數(shù)據(jù)與其他農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，如氣象數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)進行整合，可以進行數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計，并建立預測模型，提前預警病蟲害的發(fā)生和傳播狀況，為農(nóng)民制定防治策略提供科學依據(jù)。

2、施藥與噴霧

無人機可以精確投放農(nóng)藥或生物防治劑，利用控制系統(tǒng)和定位技術(shù)，精確計算藥劑量，并將其噴灑在受感染區(qū)域。這種方式可以提高施藥的準確性和效率，減少藥物的浪費和對環(huán)境的影響。無人機技術(shù)在小麥病蟲害防治中的施藥與噴霧應用，可以提供更精確和高效的方式，減少藥劑的浪費和對環(huán)境的影響。

優(yōu)勢：①精確施藥：無人機通過搭載控制系統(tǒng)和定位技術(shù)，可以實現(xiàn)精確計算藥劑量，并將其噴灑在受感染區(qū)域。相比傳統(tǒng)的手動或機械噴霧，無人機的施藥能夠更準確、均勻地將藥劑噴灑到目標植株上，提高施藥效果。②高效作業(yè)：無人機可以快速飛越小麥田，進行噴霧作業(yè)。其靈活性和高速性意味著可以在較短的時間內(nèi)完成大面積的施藥任務，提高作業(yè)效率，節(jié)省人力物力成本。③保障人員安全：使用無人機進行施藥和噴霧可以減少人工接觸農(nóng)藥的風險，降低了人員暴露于有害化學品的潛在危險，增加了施藥安全性。

應用方式：①藥劑調(diào)配與調(diào)控：無人機可通過搭載的傳感器和設備，實時監(jiān)測并調(diào)控噴霧藥劑的噴灑量、濃度和壓力等參數(shù)。這樣可以根據(jù)病蟲害的情況和小麥田的特點，靈活調(diào)整藥劑的使用，提高施藥的效果和效率。②效果評估與記錄：施藥后，無人機可以進行后續(xù)的監(jiān)測和評估。通過再次飛越小麥田，進行圖像采集和數(shù)據(jù)分析，從而評估施藥效果，記錄藥效區(qū)域和施藥方案，為后續(xù)防治提供參考依據(jù)。

3、早期偵測

無人機可以在小麥生長期間，通過定期巡視和遙感監(jiān)測，早期偵測病蟲害的跡象。及早發(fā)現(xiàn)并識別病蟲害，可以采取針對性的防治措施，減少病蟲害對小麥產(chǎn)量的影響。無人機技術(shù)在小麥病蟲害防治中的早期偵測應用是一種非常重要且有效的方法。通過無人機搭載的高分辨率攝像頭或多光譜相機，可以實時監(jiān)測小麥田的狀況。

應用方式：①定期巡視：無人機可以定期在小麥生長期間進行巡視，捕捉植株生長狀態(tài)和癥狀變化。通過對比不同時間點的圖像，可以及早發(fā)現(xiàn)小麥田中任何異常跡象，并確定是否存在病蟲害問題。②病蟲害預警：通過無人機采集的數(shù)據(jù)，結(jié)合氣象、土壤等其他數(shù)據(jù)進行分析和比對，建立預測模型，可以提前預警病蟲害的發(fā)生和傳播狀況。這樣農(nóng)民可以根據(jù)預警信息進行針對性的防治，減少小麥病蟲害的損害。

4、數(shù)據(jù)分析與決策支持

無人機獲取的大量數(shù)據(jù)可以進行深度學習和數(shù)據(jù)分析，建立預測模型，對未來可能出現(xiàn)的病蟲害進行預警。同時，也可以將數(shù)據(jù)與氣象、土壤等其他數(shù)據(jù)進行整合，幫助農(nóng)民作出科學合理的防治決策。無人機技術(shù)在小麥病蟲害防治中的數(shù)據(jù)分析與決策支持應用，可以幫助農(nóng)民和專家更準確地理解農(nóng)田狀況，制定科學的防治策略。

優(yōu)勢：①多維數(shù)據(jù)收集：無人機搭載的傳感器和相機可以收集到各種農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，如圖像、氣象、土壤等。這些多維數(shù)據(jù)可以提供關(guān)于小麥狀況、生長環(huán)境和病蟲害發(fā)生的信息，幫助了解問題的根源和潛在因素。②數(shù)據(jù)整合與關(guān)聯(lián)：無人機采集的數(shù)據(jù)可以與其他農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)進行整合和關(guān)聯(lián)。通過與氣象數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)等進行分析，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，尋找農(nóng)田病蟲害發(fā)生的模式和規(guī)律，為決策提供更準確的依據(jù)。

應用方式：①圖像處理與識別：通過無人機采集的圖像數(shù)據(jù)，可以利用圖像處理和機器學習算法進行病蟲害的自動識別和分類。這樣可以快速準確的判斷農(nóng)田中病蟲害的種類、嚴重程度和分布情況，為決策提供重要依據(jù)。②模式識別與預測：通過對歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)進行分析，可以建立預測模型，用于預測病蟲害的發(fā)生和傳播趨勢。這樣可以提前采取措施，制定合理的防治策略，最大程度地減少病蟲害對小麥產(chǎn)量的影響。③決策支持系統(tǒng)：通過將無人機采集的數(shù)據(jù)與其他農(nóng)業(yè)信息整合到一個集成的決策支持系統(tǒng)中，可以提供全面、實時的農(nóng)田狀況和防治建議。這樣農(nóng)民和專家可以進行數(shù)據(jù)分析、查詢決策支持系統(tǒng)，并根據(jù)系統(tǒng)提供的建議進行決策，實現(xiàn)更準確、高效的小麥防治效果。

5、精準滅蟲

無人機配備紅外線或激光雷達等傳感器，可以通過蟲害顯微鏡檢測獲得蟲害的信息，并使用激光或其它方式精確擊殺有害昆蟲，以減少對農(nóng)作物的破壞，實現(xiàn)對具體病蟲害目標的精確打擊，提高防治效果，減少藥劑的浪費。

應用方式：①病蟲害目標識別：通過無人機搭載高分辨率攝像頭或多光譜相機，可以實時獲取病蟲害目標的圖像。結(jié)合圖像處理和機器學習技術(shù)，可以對病蟲害目標進行自動識別和分類。這樣，無人機可以根據(jù)識別結(jié)果，針對性地進行滅蟲作業(yè)。②精確噴灑與投放：無人機配備噴霧設備或噴灑裝置，可以根據(jù)小麥病蟲害目標的位置和密度，精確計算藥劑量，并將其噴灑到目標區(qū)域。通過控制噴灑設備的參數(shù)和噴灑路徑，可以實現(xiàn)藥劑的準確投放和覆蓋，減少藥劑的浪費。③實時監(jiān)測與調(diào)整：無人機可以實時監(jiān)測噴灑效果，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進行調(diào)整。通過搭載的傳感器和設備，可以實時監(jiān)測藥劑量、藥劑覆蓋度和目標病蟲害的狀況。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，可以調(diào)整噴灑參數(shù)和路徑，以達到更好的小麥防治效果。

6、引誘與監(jiān)測

利用無人機在小麥田中放置誘蟲劑或誘餌，吸引病蟲害進入特定區(qū)域。無人機可通過攝像頭和傳感器監(jiān)測蟲害數(shù)量和行為，從而提供準確的蟲害監(jiān)測與分布信息。

優(yōu)勢：①增強探測能力：無人機具備靈活飛行和較大覆蓋面積的特點，可以在短時間內(nèi)對大面積小麥田進行監(jiān)測，提升病蟲害探測的效率和范圍。②實時監(jiān)測：通過無人機搭載的傳感器和相機，可以獲取高分辨率的圖像數(shù)據(jù)，并通過實時傳輸進行監(jiān)測分析。這有助于快速發(fā)現(xiàn)病蟲害樣本，并進行及時反應和決策。③引誘控制：無人機可搭載光、聲、化學等多種引誘手段，吸引病蟲害進一步控制它們的傳播。例如，通過釋放化學引誘劑來吸引蟲害，或者通過發(fā)出特定頻率的聲音吸引鳥類等天敵來控制病蟲害。

應用方式：①偽裝飛行：無人機通過模擬特定病蟲害的氣味、聲音或光線，吸引害蟲進入特定區(qū)域。這可以幫助農(nóng)民集中控制病蟲害，減少其傳播范圍。②引誘物釋放：通過無人機釋放化學引誘劑，如性信息素吸引物、誘殺劑等，可以吸引病蟲害進入特定區(qū)域或固定點，從而集中進行防治措施。③衛(wèi)星通信：無人機可以與衛(wèi)星通信系統(tǒng)進行連接，將獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程的決策中心，以便進行實時的小麥數(shù)據(jù)分析和決策支持。

7、多源數(shù)據(jù)整合

通過將無人機采集的數(shù)據(jù)與其他農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)整合，如土壤水分、氣象等數(shù)據(jù)，可以建立智能決策支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以推薦最佳的防治策略，并幫助農(nóng)民優(yōu)化農(nóng)田管理和資源利用。

8、自主協(xié)同作業(yè)

多臺無人機之間可以自主協(xié)同作業(yè)，實現(xiàn)任務分工與合作。例如，其中一架無人機進行病蟲害巡視，另一架進行藥劑噴灑，提高作業(yè)效率和精準度。

綜上所述，無人機技術(shù)的應用，為小麥病蟲害防治帶來了更多創(chuàng)新的可能性。這些創(chuàng)新途徑的應用，能夠提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益，減少對農(nóng)藥的依賴性，實現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展。同時，通過將無人機技術(shù)應用到小麥病蟲害防治中，可以提高防治效果、減少勞動力成本，并且更加環(huán)保高效。這些創(chuàng)新途徑有望對小麥種植業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和增產(chǎn)起到積極的促進作用。需要注意的是，現(xiàn)階段無人機技術(shù)依然處在探索階段，針對當前小麥病蟲害防治工作出現(xiàn)的諸多問題，農(nóng)業(yè)部門需要充分重視起各類新型技術(shù)的應用效果，調(diào)節(jié)無人機技術(shù)各項應用細節(jié)的同時，為當前農(nóng)業(yè)發(fā)展提供更加優(yōu)質(zhì)的助力。