無人機(jī)遙感在農(nóng)田信息監(jiān)測中的應(yīng)用進(jìn)展

趙宇新

（巴彥淖爾市氣象局，內(nèi)蒙古巴彥淖爾 015000）

在推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不斷提高及精準(zhǔn)化發(fā)展過程中，無人機(jī)遙感技術(shù)在農(nóng)田信息檢測中有著非常重要的作用。無人機(jī)遙感技術(shù)可以對植被覆蓋的各個方面進(jìn)行檢測分析，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程提供可靠的信息支持。同時，通過對無人機(jī)遙感技術(shù)的使用，能夠更加方便快捷地獲得農(nóng)田當(dāng)中的信息，從而更好地掌握農(nóng)田信息及對土地的利用。為了能夠更好地促進(jìn)農(nóng)田中無人機(jī)技術(shù)的使用，對無人機(jī)技術(shù)在農(nóng)田生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

1 無人機(jī)遙感探測技術(shù)概述

1.1 無人機(jī)飛行平臺

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中對農(nóng)田信息進(jìn)行檢測的無人機(jī)技術(shù)大概分為3 類。1）固定無人機(jī)工作時，飛行速度比較快，工作時間比較長且能夠承載的重量也比較大，但飛行設(shè)備設(shè)施中對于起飛及降落都有著比較嚴(yán)格的特定化要求，且在飛行及飛行工作開展期間不能對飛行的速度進(jìn)行調(diào)整。2）單旋翼無人機(jī)在穩(wěn)定性上比較差，對信息的探測基準(zhǔn)度不夠準(zhǔn)確，所以在使用上也逐漸退出了歷史舞臺。3）多旋翼無人機(jī)在飛行上比較穩(wěn)定，且在飛行及工作時能進(jìn)行多方面的調(diào)整，相比以上2 種無人機(jī)具有非常優(yōu)異的特點(diǎn)［1］。

在對無人機(jī)進(jìn)行選擇后，應(yīng)根據(jù)農(nóng)田信息檢測的實(shí)際情況及結(jié)合多種方法做出合理的航線規(guī)劃，且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與壯大，越來越先進(jìn)的計算方法被引入到了無人機(jī)的使用計算當(dāng)中。

1.2 無人機(jī)遙感測量技術(shù)

農(nóng)田信息檢測工作實(shí)踐中，無人機(jī)是通過傳感器來進(jìn)行工作的。在當(dāng)前市場上的傳感器種類非常多，但在工作時對信息的獲取上都存在著一定的差異［2］。

1.3 無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)處理和建模方法介紹

成像光譜在實(shí)際工作實(shí)踐中，是通過對不同特征波段的計算獲取想要的數(shù)據(jù)，并對光譜特征信息和農(nóng)作物生理化指標(biāo)進(jìn)行綜合性的整合而構(gòu)建出來的模型。實(shí)踐操作過程中，以相似度計算和信息量作為依據(jù)，對適合農(nóng)田信息的相關(guān)特征波段進(jìn)行篩選，從而選擇出合適的特征波段。比如，在選擇信息特征波段過程中，通過高光譜對灰度值產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)差當(dāng)成一個相對簡單的信息度量。在對特征波段進(jìn)行提取工作后，還需要對高光譜的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以根據(jù)波段產(chǎn)生的不同數(shù)值進(jìn)行合理的計算。

2 無人機(jī)遙感探測技術(shù)在農(nóng)田信息檢測中的具體應(yīng)用

2.1 農(nóng)田空間的信息檢測

農(nóng)田信息不僅包括農(nóng)田農(nóng)作物種植所處的地理位置，還有對種植農(nóng)作物的具體分類，只有結(jié)合,這2 種信息進(jìn)行綜合性地考慮，才能夠?qū)λN植的面積有一個準(zhǔn)確的估算。通過對無人機(jī)技術(shù)的使用，就能夠及時對農(nóng)田的各項(xiàng)信息進(jìn)行了解及掌握。比如，在對農(nóng)田進(jìn)行空間信息識別時，可以通過對機(jī)載高清數(shù)碼像機(jī)的使用來進(jìn)行獲取。此外，運(yùn)用空間構(gòu)型測量技術(shù)可使農(nóng)田信息檢測工作步入一個新高度，促使空間分辨率在很大程度上得到提升，在信息方面的獲取也更加精準(zhǔn)及全面［3］。

2.2 農(nóng)作物生長信息的檢測

1）農(nóng)作信息檢測的內(nèi)容主要為以下2 個方面。①葉面積指數(shù)。就是對地面上的單面綠葉面積進(jìn)行一個總體的計算，主要是通過光對農(nóng)作物進(jìn)行作用產(chǎn)生光合作用。具體的工作方法是通過對植被指數(shù)進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)的計算。比如，樹木種植對光照射起到一定阻礙，從而構(gòu)建出一種指數(shù)模型。在進(jìn)行研究的過程中，需要對高光譜進(jìn)行合理利用。②地上部生物量。無人機(jī)遙感技術(shù)在對生物量進(jìn)行探測時，通常對多光譜數(shù)據(jù)的應(yīng)用最為廣泛，在對光線譜數(shù)據(jù)進(jìn)行提取及對植被指數(shù)進(jìn)行計算過后建成一種模型。同時，對空間構(gòu)型測量技術(shù)的應(yīng)用研究也有很多。比如，在呼倫貝爾大草原上針對無人機(jī)的作用做出實(shí)地研究，Bending 等基于SFM 算法提取作物的冠層高度來構(gòu)建模型；還有通過分段建模方法的使用，對大豆生產(chǎn)量進(jìn)行反演處理［4］。

2）對農(nóng)作物中的營養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行采取?？梢酝ㄟ^無人機(jī)遙感技術(shù)根據(jù)不同農(nóng)作物對光產(chǎn)生的不同反應(yīng)對農(nóng)作物的各方面指標(biāo)進(jìn)行診斷。葉綠素在不同的光波段中有著不同的反應(yīng)，可以通過對顏色及紋理的分析對作物的營養(yǎng)情況做出明確的判斷。

3）對農(nóng)作物產(chǎn)量進(jìn)行檢測。通過對多種因素進(jìn)行綜合性的整理分析，以此構(gòu)建一個能夠?qū)r(nóng)作物產(chǎn)量進(jìn)行精準(zhǔn)估算的模型。

3 無人機(jī)遙感技術(shù)在農(nóng)田信息檢測領(lǐng)域中的發(fā)展趨勢

3.1 開發(fā)使用模式簡單且成本較低的無人機(jī)平臺

當(dāng)前在農(nóng)田當(dāng)中使用的無人機(jī)平臺仍然存在著許多缺點(diǎn)，因此在無人機(jī)技術(shù)使用中會受到嚴(yán)重的阻礙。比如，在陰雨及大風(fēng)的惡劣天氣下就不能夠使用無人機(jī)技術(shù)對農(nóng)田進(jìn)行信息檢測。因此在未來的發(fā)展中，應(yīng)加強(qiáng)對無人機(jī)遙感技術(shù)的投資，加強(qiáng)對無人機(jī)飛行平臺的研究與開發(fā)。同時，要想順利推進(jìn)這項(xiàng)工作，還需要相關(guān)政府部門的大力支持，比如對無人機(jī)飛行的空域規(guī)定進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆艑挼取?/p>

3.2 實(shí)現(xiàn)對農(nóng)作物生長情況周期性動態(tài)的檢測

使用無人機(jī)遙感技術(shù)對農(nóng)田信息進(jìn)行檢測過程中，對于信息的檢測不能進(jìn)行周期性及聯(lián)系性的數(shù)據(jù)檢測，對農(nóng)業(yè)管理工作會產(chǎn)生很多的困難，因?yàn)檗r(nóng)作物的生長過程是一個連續(xù)性的狀態(tài)，且在每個生長階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也有所不同。具有單一性及少數(shù)生長周期的作物模型本身就具有非常的局限性，因此使用無人機(jī)遙感技術(shù)對農(nóng)田信息的檢測不能很好地表現(xiàn)出其復(fù)雜多樣的農(nóng)作物特性。因此，在未來農(nóng)作物檢測工作中，要不斷加強(qiáng)對農(nóng)作物生長信息監(jiān)測技術(shù)的研發(fā)［5］。

3.3 提高數(shù)據(jù)的處理能力

無人機(jī)遙感探測技術(shù)在對農(nóng)作物信息探測過程中，獲取的信息龐大且復(fù)雜多樣，但根據(jù)當(dāng)前的技術(shù)手段，還沒有辦法對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時處理及動態(tài)翻譯，使得在對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行決策的時候，很難做出適應(yīng)當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的決策，在一定程度上阻礙了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。因此，應(yīng)加強(qiáng)對無人機(jī)遙感技術(shù)的開發(fā)，順應(yīng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求，不斷開發(fā)無人機(jī)平臺對數(shù)據(jù)的處理能力，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供科學(xué)合理的信息依據(jù)。

4 結(jié)語

無人機(jī)遙感技術(shù)在未來農(nóng)業(yè)發(fā)展中有著非常重要的作用，對農(nóng)田信息檢測具有非常重要的代表性作用，在農(nóng)田信息檢測的空間及精準(zhǔn)度方面都有非常優(yōu)越的性能，能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)發(fā)展提供科學(xué)合理的數(shù)據(jù)依據(jù)，從而指導(dǎo)農(nóng)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。隨著時代的發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，無人機(jī)也越來越廣泛地應(yīng)用到農(nóng)業(yè)當(dāng)中。