淺談無人機遙感技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應用與展望

摘要：無人機遙感技術通過利用無線裝置控制無人機，實現(xiàn)快速獲取信息的先進技術，具有低成本、易操作、采集周期短、成像清晰等優(yōu)點，在各個行業(yè)應用較為廣泛。在農(nóng)業(yè)領域，其主要應用于對農(nóng)作物的病蟲害防治、進行農(nóng)藥噴灑和災害防御等工作。本文通過對無人機技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)上的應用闡述，加強大家對該技術的認知，為后續(xù)更廣泛的農(nóng)業(yè)應用與發(fā)展提供依據(jù)。

關鍵詞：無人機遙感技術;現(xiàn)代農(nóng)業(yè);農(nóng)作物;應用

1 無人機技術簡介

無人機技術即無人機遙感技術，是通過利用無線裝置控制無人機，實現(xiàn)快速獲取信息的先進技術，具備自動化、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_[1]，在各個行業(yè)應用中占據(jù)主要地位。早在上世紀末的國外，無人機在農(nóng)業(yè)領域被廣泛使用，而我國該技術起步則相對較晚。盡管國內(nèi)上世紀50年代就開始了航空技術在農(nóng)業(yè)領域使用的研究，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)。近年來隨著技術的發(fā)展，無人機在我國得以廣泛使用，也將成為未來農(nóng)業(yè)領域最為主要的研究技術之一。本文通過對無人機技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)上的應用闡述，加強大家對該技術的認知，為后續(xù)更廣泛的農(nóng)業(yè)應用與發(fā)展提供依據(jù)。

2 無人機技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應用

2.1 農(nóng)田土壤分析及墑情測定

種植農(nóng)作物前，利用無人機監(jiān)測分析土壤，對農(nóng)作物種植的前期規(guī)劃具有關鍵作用_[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，同時對農(nóng)作物的生長趨勢及時作出預測評估。土壤墑情傳統(tǒng)測定方式只能是短期且小范圍的監(jiān)測，而利用無人機搭載近紅外光設備，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，利用無人機遙感技術可快速對農(nóng)田土壤進行分析及墑情測定，并不受范圍限制，不僅可以合理規(guī)劃作物種植，還能實時探測作物生育期內(nèi)的土壤墑情，用以精準灌溉。

2.2 農(nóng)田作物管理

未來灌區(qū)必將是全程機械化，而如何大面積快速獲取作物生長信息，并作出及時有效判斷，實現(xiàn)現(xiàn)代灌區(qū)的精準管理，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)字影像耗時耗力等缺點，利用無人機搭載遙感系統(tǒng)可快速重復監(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)測的準確性大幅提高_[3]。

當前，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。日本采用無人機搭載紫外線照相機獲取水稻生長信息，用于施肥作業(yè)的指導_[4]。Lelong等利用無人機遙感平臺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)進行定量監(jiān)測評估。我國在無人機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平臺獲取水稻葉片和冠層的數(shù)字圖像、采用無人機掛載數(shù)碼相機和多光譜傳感器分別獲取大豆結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

我國的基本農(nóng)田達1.2億hm²，是名副其實的農(nóng)業(yè)大國，每年需要進行大量的農(nóng)業(yè)植保作業(yè)，而農(nóng)藥中毒人數(shù)每年高達10萬人，致死率約20%，并且農(nóng)藥殘留和污染同樣十分危險。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、省藥、省水、作物損傷小等眾多優(yōu)點，使得農(nóng)用植保無人機在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中被廣泛應用。其中，無人機噴灑技術采用噴霧噴灑方式，至少能夠節(jié)約50%的農(nóng)藥使用量和90%的用水量，同時，無人機噴灑農(nóng)藥效率高達人工噴灑的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，因其體積較小、噴灑效果好、作業(yè)機動靈活等特點，在日本被廣泛使用，效果良好_[6]。

目前植保無人機尚存在成熟廠商少、培訓及售后不到位、使用人藥劑知識缺乏等問題。因此，有必要加強技術研發(fā)，以讓其廣泛應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和實踐。

2.4 其他方面

除了以上提到的應用范圍，無人機技術還可在地形測繪、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支持，還可在公安應用、消防救援、航拍勘測等其他領域發(fā)揮作用，應用范圍廣泛，發(fā)展可觀。在全球精準農(nóng)業(yè)的推動下，無人機的應用價值會愈發(fā)凸顯，加速現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工業(yè)化進程，推動中國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化建設。

3 無人機技術與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)結合的展望

無人機硬件條件的改進是無人機遙感技術發(fā)展的關鍵因素。在機身材料方面，選用合適的制造材料，使其輕便的同時能夠抵御惡劣環(huán)境的干擾，也能保障飛行的穩(wěn)定性。在遙感功能方面，需要保障采集設備的精確高效、信息處理系統(tǒng)的快速準確，針對作物生長和營養(yǎng)的微小信息，更需精準采集分析，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應用技術將為無人機應用帶來質(zhì)的飛越。此外，無人機和探測器的制造成本也是限制其廣泛應用的重要因素。

4 結論

無人機遙感技術在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應用，為現(xiàn)代精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了重要的技術支持。在國內(nèi)外加快推進農(nóng)業(yè)信息化、自動化的浪潮中，無人機這種低成本、易操作、高效率的自動化智能設備必將會迅速普及。無人機遙感技術與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的完美契合，對我國加快精準農(nóng)業(yè)的建設步伐、提高農(nóng)業(yè)發(fā)展水平起到了至關重要的作用。

參考文獻

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[6]吳小偉，茹煜，周宏平.無人機噴灑技術的研究[J].農(nóng)機化研究，2010，32（7）： 224-228.

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