基于無人機遙感技術的水稻產量預估技術研究

萬孝軍　葉冬梅

摘 要：我國作為農業大國，水稻產量規模與民生質量息息相關，傳統種植業對于作物的產量預估都采用人工模式，效率低且精準度差，本文將結合無人機遙感技術特點，討論現代化技術在精準獲取信息、病蟲害的治療、水稻田間除草、低空作業直播等方面的作用，為提高預估質量，推進水稻種植業的發展做出有力參考。

關鍵詞：無人機;遙感技術;水稻產量

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

一、無人機遙感技術的概念

無人機顧名思義為無人駕駛的飛行設備，其體積相比較于傳統意義上的飛機來說小了數十倍。世界上最早使用無人機是在1917年前后，當時無人機的主要作用為軍事勘查，隨著時間的發展，無人機目前已經在地質水文勘測、林業管理、田間管理、城市建設等行業中得到充分的開發。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在線更新GIS數據庫，幫助用戶快速了解地面情況。例如：臺灣大學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，對環境污染整治起到重要幫助。而我國一直以來都是農業大國，耕地面積可達到國土的1/3。傳統的產業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，而且很容易出現紕漏。未來，在農業生產工作中應用無人機遙感技術已經是必然趨勢，需要我們加以重視[1]。

二、水稻產量預估技術要點

（一）精準獲取信息

未來農業生產必然會向著區域化、集約化、科學化、機械化、高效化及智能化等方向發展，尤其是，我國近幾年快速發展的植保無人機技術，其能夠提高農業信息精準度，符合農業航空的理念。無人機遙感技術還可以快速、無損、大范圍的獲取作物農情，并開展靈活操作。無人機對于場地的要求不高，起飛效率高、有著更好的作業質量，并且獲得的數據具有更高的分辨率和質量。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，結合相關數據，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。目前水稻生產分布圖在生成時使用到的技術有GPS、GIS兩種。病蟲害是目前對水稻生產總值影響最大的問題，情況嚴重時還會導致巨大產額損失。根據世界糧食農業組織分析，每年全球因為病蟲害而損失的糧食約占據總糧產量的25%。具體到蟲害為14%、病害為11%。可發現的蟲害種類就高達1000多種，一旦爆發必然會對種植全局產生影響。使用無人機遙感技術可以有效獲取地面田間信息，例如：生長環境、病蟲害情況、水稻長勢等等。提高對病情、蟲害的了解，然后再根據實際農情開展精準施藥、精準施肥等等。

（三）水稻田間除草

除草是保證水稻產量的基礎性工作，如果田間雜草得不到及時處理，會導致水稻養分不足，影響最終經濟效益。在種植生產時，應從而封閉除草、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整飛行高度來實現對農藥到莖葉的噴灑，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減小。一次性除草應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，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）低空作業直播

2014年到2015年，我國全國范圍內水稻生產總量為2.06億噸，并呈現出不但上漲的態勢。為了更好的應對如此龐大的產量預估工作量，就必然要引用無人機遙感技術。而無人機直播可以通過搭載種子，統一飛行并撒播。2019年4月，我國四川省岳池縣就進行無人機直播技術現場交流會，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量預估都得到全面的信息化發展，使用無人機遙感技術進行播種，效率相比較于傳統人工模式，提高了近20倍，這樣一來農業生產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活動當中，實現資源利用率的最大化。但是需要注意的，在開始直播前，應對田間做好預處理工作，確保除雜、蓄水、平整等工作的質量。未來，建立在無人機遙感技術基礎上的低空作業直播仍將不斷發展，從而推進水稻種植行業的可持續發展[2]。

三、結論

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量情況，通過搭載數碼相機，反映水稻光譜系數。但是該技術在投入使用時仍存在成本過高、專業技術人員匱乏、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，使遙感技術與農業生產之間更加適配，為提高經濟效益打好基礎。

參考文獻：

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

[2]于堃，單捷，王志明，等.無人機遙感技術在小尺度土地利用現狀動態監測中的應用[J].江蘇農業學報，2019，35（04）：853-859.

項目：本文系江蘇農林職業技術學院科技項目（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，主要研究遙感AI識別與信息提取。