無人機遙感技術在我國現代農業生產中的應用

陳會明

摘 要：當前，無人機遙感技術在我國農業生產中的應用越來越廣泛，極大地促進了農業的現代化。無人機可以實時獲取農作物數據信息，指導農田管理，預防農作物病蟲害的發生，從而提高農作物產量。該文介紹了無人機技術和農業相結合的發展現狀，著重分析了無人機遙感在農業中的典型應用，并展望了無人機遙感技術在農業中的發展前景。

關鍵詞：無人機遙感技術;現代農業;應用

中圖分類號 P231.5文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）11-0131-02

1 無人機農業遙感技術發展概況

農業生產是在地球表面進行的為創造物質財富的社會生產活動，其根本目的是滿足人們生產和生活的需要。它具有空間位置及地域上的分散性、時空變化差異性和災害發生的突然性等特點，用常規技術難以掌控，這是農業生產在社會生產中長期處于被動地位的重要原因。20世紀80年代，我國農業遙感技術才剛剛起步， 對于農作物的生產情況用地面調查的方法進行統計與跟蹤，受到種植種類的分散性和地域的復雜性及人為因素的影響較大，且耗時費力，難以滿足管理決策部門的需要，因此迫切需要大力發展無人機農業遙感技術。

黨的十九大報告提出，在滿足人民群眾美好生活需要的同時，還需要保障生態環境的美好，以獲得健康生態產品。為了解決糧食生產安全與供應問題，適應全面建設小康社會對農產品結構性供給和現代農業產業結構性調整的需要，我國農業部門將無人機遙感技術引入到現代農業生產管理中，快速、準確地獲取農作物、土壤、氣候、災情等農業基礎信息及農業經濟信息，從而保證了農業生產快速健康和可持續發展。

隨著人們對農情信息獲取的實時性要求和對農事操作的迫切需求，原有的衛星遙感監測體系滯后，期待出現一種高空間分辨率、可實時獲取并指導農業生產活動的新型技術。無人機遙感技術作為一種新型的低空遙感獲取技術，具有良好的可操作性、靈活性、現勢性，無人機遙感憑借其影像獲取快速、覆蓋面積大、應用周期短、影像清晰度高、便于解析、受自然環境約束小、成本低、操作簡單等特點，彌補了傳統衛星遙感和普通航空遙感的不足。同時，在農業資源調整、農作物種植結構、農作物估產、生態環境監測等方面進行全方位的數據管理、數據分析和成果的生成與可視化輸出，是目前一種較有效的對地觀測技術和信息獲取手段。

對于無人機遙感獲取的數據進行處理，結合智能化專家系統使農業由定性到定量生產，網絡技術使農業由分散封閉到信息靈通，精準農業技術使農業由粗放到精準，使人們可以更大視角地管理農業，從而提高了農業的可操作性和可控性。

2 無人機遙感技術在農業中的應用

2.1 農作物實際播種面積的監測與估算 精準農業模式根據空間定位，定時采集精確的田間信息，根據信息實施準確的技術與管理。這一形式可大大減少人力、物力和資源的投入，實現高產、低耗、環保、優質的可持續性發展的農業。中國是一個人口大國，糧食生產關系到國計民生，但由于耕地面積的減少和質量的下降，耕地保護已經成為實現農業可持續發展的一個重要的戰略任務。無人機遙感技術因其信息量豐富、覆蓋范圍大、實時性強、數據可靠準確以及省時、省力、費用低廉等優點，被廣泛用于測定農作物用地的數量和評定土地質量。通過無人機遙感技術進行監測，詳細記錄農作物的種植面積，根據農作物的光譜數據進行分類，統計評估各種農作物的播種面積，在精細化條件下，甚至可以精確估算農作物的實際數量。

2.2 農作物長勢與產量監測 農作物的長勢是一種對農作物生長發育狀況的綜合性評價。從宏觀上來講，可以利用無人機遙感技術對農作物的生長情況進行持續監測，從而發現農作物的苗情、生長情況及其變化規律。無人機能夠結合遙感技術以進行大范圍實時精準定位，快速準確地獲取需要測量的數據信息，代替傳統的人工觀察，快速地進行分析監測。通過對無人機遙感獲取的農作物信息進行分析，管理者可以提出有針對性的對策，對不合適的政策做適當調整，從而提升農業經濟效益。

2.3 農業生產中土壤及其生態環境監測 土壤是農業生產賴以生存的基礎，由于過度開發和各種周邊環境的變化，使得用于農業生產的土壤受到不良侵蝕、土壤性質鹽堿化，為了保持農業生產的可持續發展，需要對土壤性質和土壤鹽堿化的面積及其變化趨勢予以監測和統計。利用無人機遙感技術可以對土壤水和其他作物生態環境進行監測，這些信息有助于田間管理者采取相應措施。利用多光譜傳感器的特征參數，可對水質、土壤是否被重金屬污染以及被污染程度進行檢測，還可對作物類別通過不同的特征進行精準分類。

現代世界發展進程中，農業科技強國大都在提倡精準農業，通過精確統計和分析土壤性質，在農作物生產的各個環節適當加大要素投入，以最低的資金投入獲得最大的產出。通過這種監測，可以合理確定農作物生產各個環節的投入比例，從而高效調用各種農業資源，改善農業投入環境，取得較好的經濟效益和生態環境效益。采用微小型的無人機遙感平臺可以低成本、高靈活、快速地獲取高精度數據，完全滿足精準農業的各方面要求，目前已成為農田作物信息快速獲取的方法之一。該技術可以客觀、準確、及時地提供作物生態環境和作物生長的各種信息，其是精準農業獲得田間數據的重要來源。

2.4 農作物病蟲害、災害監測 利用無人機遙感技術，從空中對農作物進行監測，有利于推動農業向精準化方向發展。農業遙感監測的主要對象是農作物和土壤現狀。對病蟲害的監測，需要對多光譜傳感器獲取的數據進行分析比對，因為作物遭受病蟲害侵襲的位置，其光譜特征會發生多樣變化，不同于健康作物表現的正常特征，通過早期發現這些問題，及時處理，能有效避免農作物產量的降低。無人機遙感監測技術在追蹤農作物病蟲害的情況方面，具有較強的優勢，通過對農作物的精準監測與統計，可以實時開展精準治理工作，做到及時發現新情況，及時予以處理，也有利于早期防治。無人機監測的基本原理是病蟲害發生時會造成農作物的葉片細胞結構從色素到水分、氮元素等方面會產生不同變化，由此會引起農作物反射光譜發生一定變化。因此，有病蟲害葉片的反射光譜與正常反射光譜會有很大的不同，從可見光譜段到熱紅外光譜段差異很明顯。利用無人機遙感技術，可以對麥田的銹病情況進行實時監測，對獲取的遙感圖像進行專業的判讀，確定哪些是銹病嚴重的區域，根據病害區域的大小和受損程度，確定合理的治療方案，對災害的發生進行提前預防，避免造成更大的損失。

無人機遙感技術在防災減災方面的應用已經比較成熟，對干旱、洪澇、低溫凍害等農業氣象災害的問題都能及時提供技術監測和支持。氣候變化帶來的氣候異常，對農作物生產在一定程度上是有影響的，借助無人機遙感技術可以實現對受災面積的精確統計，為監測和定量評估受損害的農作物提供科學的依據。農作物受旱災澇災影響的面積統計幾乎可以實時更新，評估農作物的損失，農業用戶根據上述評估情況，制定有效措施，針對出現的災害情況進行苗木補種、灌溉、施肥或者排水等抗災減災措施，保證農作物的及時補救。

2.5 精準統計農作物種植的植株數量，評估成活率 隨著精準農業技術的推進，在農作物植株數量上已經可以較為準確地進行統計。利用無人機遙感技術對農作物的植株數量進行統計，評估植株成活率，相對于耗時且只能抽樣調查的手動計數，利用無人機進行統計會更加準確、全面。通過對農作物植株的數量和植株間距的綜合統計，可以分析當前農作物的種植密度，得出所謂的最佳生產距離。在某些私人農場中，經常會請第三方無人機農業遙感公司對農場的實際種植作物進行植株統計，從一定程度上避免了人為因素造成不必要的損失。同時，農業用戶可以借助無人機遙感技術，對栽種情況進行精確分析， 重新確定如何補種苗木。

3 展望

無人機遙感技術是一種時空上的綜合監測，它集無人機技術、遙感傳感器技術、農業科學技術于一體，是典型的交叉學科的應用。通過對無人機農業應用的綜合分析，可以看出，無人機在農業生產應用中發揮著極大的作用。從目前的發展來看，未來無人機在農業作業的精準化和智能化方向將會出現更多新的應用，從而推動我國現代農業的快速發展。

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（責編：張宏民）