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

朱長富 廖華春 龍耿文

摘 要：無人機作為小型遙感技術(shù)的平臺，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特的優(yōu)勢。本文簡單介紹了無人機遙感技術(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；遙感技術(shù)；節(jié)約用水；智慧灌溉；精準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)

無人駕駛飛機簡稱“無人機”，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。無人機實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、無人固定翼機、無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機這幾大類。無人機除了在軍事上應(yīng)用外，也大量應(yīng)用在民用各行業(yè)，比如測繪、國土和農(nóng)業(yè)等都已得到了廣泛應(yīng)用。

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

2.農(nóng)田信息監(jiān)測

無人機農(nóng)田信息監(jiān)測主要包括病蟲監(jiān)測、灌溉情況監(jiān)測及農(nóng)作物生長情況監(jiān)測等，是利用以遙感技術(shù)為主的空間信息技術(shù)通過對大面積農(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)作物的生長環(huán)境、周期等各項指標(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。無人機農(nóng)田信息監(jiān)測具有范圍大、時效強和客觀準(zhǔn)確的優(yōu)勢，是常規(guī)監(jiān)測手段無法企及的。

3.農(nóng)業(yè)保險勘察

農(nóng)作物在生長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)保險公司為了更為有效地測定實際受災(zāi)面積，進(jìn)行農(nóng)業(yè)保險災(zāi)害損失勘察，將無人機應(yīng)用到農(nóng)業(yè)保險賠付中。無人機具有機動快速的響應(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，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)、對航拍圖片進(jìn)行后期處理與技術(shù)分析，并與實地丈量結(jié)果進(jìn)行比較校正，保險公司可以更為準(zhǔn)確地測定實際受災(zāi)面積。無人機受災(zāi)定損，解決了農(nóng)業(yè)保險賠付中勘察定損難、缺少時效性等問題，在提高效率的同時確保了農(nóng)田賠付勘察的準(zhǔn)確性。

4.無人機在農(nóng)業(yè)其它方面的應(yīng)用

無人機在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用除以上三個用途外，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。

二、無人機在農(nóng)業(yè)智慧灌溉中的應(yīng)用

1.無人機在旱情監(jiān)測上的應(yīng)用

無人機已經(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)展中占有的地位會越來越重要，尤其是在農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測以及農(nóng)業(yè)灌溉上的應(yīng)用。

無人機通過搭載遙感設(shè)備，對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)行對比得到具體的土壤濕度含量，并且可以對圖像模糊的區(qū)域通過自動或人工對無人機實時進(jìn)行任務(wù)設(shè)定、航線調(diào)整進(jìn)行重新的觀測。可以更加全面的對土壤進(jìn)行監(jiān)測，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，是保證作物生長和節(jié)約用水的基本準(zhǔn)則。

在無人機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)自動拖拉機可以以高達(dá)1厘米的精度對整個農(nóng)田的農(nóng)作物進(jìn)行導(dǎo)航和路線校正。安裝了RF設(shè)備的無線機器（M2M）網(wǎng)絡(luò)有可能解決自動化農(nóng)業(yè)環(huán)境中的重大連接問題。

無人機攜帶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)測并實現(xiàn)灌溉，通過RF射頻技術(shù)遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)智灌溉。比如，農(nóng)田的傳感器檢測到農(nóng)作物的長勢不足，或者土壤中沒有足夠的營養(yǎng)物質(zhì)。那么，傳感器通過RF將信息發(fā)射給無人機，無人機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。從而實現(xiàn)智慧灌溉。

三、無人機在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的優(yōu)勢

相比傳統(tǒng)農(nóng)用機械，無人機具有以下的優(yōu)勢：

1.無人機播種、施肥具有精準(zhǔn)度高、效率高的特點，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.無人機體積小巧，方便轉(zhuǎn)場和運輸；

3.不受地形條件限制，適用性好；

4.無人機操控手通過地面遙控及GPS定位對其實施控制，不直接操作機器，有效避免人員傷亡，安全性高。

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

6.一般來講一個農(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，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)展對農(nóng)業(yè)航空的需求日益增長，決定了農(nóng)用無人機必定成為農(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，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行實時監(jiān)測，從而將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的風(fēng)險降到最低，保證農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，加快推進(jìn)我國的農(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；《我國農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析》，《自然災(zāi)害學(xué)報》 ， 2015 （4） ：24-35.

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

作者簡介：朱長富（1975-）男，廣東臺山人，主要從事水利信息化、地理信息系統(tǒng)、無人機航攝影測量與遙感、工程測量、海洋測繪等方面的生產(chǎn)、技術(shù)管理和研究工作。