無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)灌溉上的應(yīng)用

劉洋　李衛(wèi)國(guó)　王利利

摘 要：無(wú)人機(jī)作為小型遙感技術(shù)的平臺(tái)，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(dú)特的優(yōu)勢(shì)。土壤濕度的變化會(huì)造成土壤的熱學(xué)和地表的光學(xué)特性以及氣候的變化，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到影響。為了滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上對(duì)土壤濕度變化的需求，無(wú)人機(jī)光學(xué)遙感技術(shù)得到準(zhǔn)確的土壤濕度來(lái)滿足現(xiàn)代精準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)的需求，并且依據(jù)得到的不同土壤濕度對(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的農(nóng)業(yè)灌溉進(jìn)行合理的規(guī)劃安排，在滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的前提下節(jié)約用水，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；光學(xué)遙感技術(shù)；土壤濕度；節(jié)約用水

一、我國(guó)的干旱狀況及干旱預(yù)警機(jī)制

（一）我國(guó)干旱現(xiàn)狀

我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重干旱缺水的農(nóng)業(yè)大國(guó)。很多省份的人均水資源量低于500立方米。我國(guó)人均水資源占有量在世界銀行統(tǒng)計(jì)的153個(gè)國(guó)家中僅排第88位。水資源分布也很不平衡，長(zhǎng)江流域及其以南地區(qū)，面積只占全國(guó)的36.5%，但水資源量卻占全國(guó)的81%；其以北地區(qū)，面積占全國(guó)的63.5%，但水資源量?jī)H占19%，所以水資源短缺是我國(guó)面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。并且我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)幾乎全部依靠灌溉，因此發(fā)展安全節(jié)約高效的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)目標(biāo)。

（二）我國(guó)干旱預(yù)警機(jī)制

我國(guó)干旱預(yù)警主要是通過(guò)國(guó)家各級(jí)人民政府抗旱防汛指揮部負(fù)責(zé)管理。依據(jù)國(guó)家的相關(guān)法律法規(guī)、農(nóng)牧業(yè)、水利、氣象等部門(mén)向同級(jí)人民政府遞交干旱監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)預(yù)警決策信息，政府部門(mén)根據(jù)干旱災(zāi)害的嚴(yán)重程度啟動(dòng)不同的預(yù)警應(yīng)急預(yù)案，不同部門(mén)之間開(kāi)展的常規(guī)干旱監(jiān)測(cè)、預(yù)警評(píng)估業(yè)務(wù)信息，供內(nèi)部業(yè)務(wù)使用或通過(guò)授權(quán)的媒體上發(fā)布。所以我們一般得到的天氣及干旱情況是比較籠統(tǒng)的大范圍的天氣狀況。但是現(xiàn)在的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)上的需要的則是應(yīng)比較詳細(xì)的、精準(zhǔn)的。同時(shí)由于地理環(huán)境以及土壤環(huán)境的差異即使在同一塊土地中不同部分的土壤含水量也會(huì)出現(xiàn)差異，更重要的是我國(guó)的地理環(huán)境比較復(fù)雜，想要準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)土壤濕度就更難了。

二、無(wú)人機(jī)在旱情監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用

通過(guò)發(fā)展安全高效節(jié)約的精準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，也是我國(guó)發(fā)展農(nóng)業(yè)的一個(gè)目標(biāo)。無(wú)人機(jī)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(huì)越來(lái)越重要，尤其是在農(nóng)業(yè)旱情監(jiān)測(cè)以及農(nóng)業(yè)灌溉上的應(yīng)用。

（一）無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)

傳統(tǒng)遙感技術(shù)一般采用衛(wèi)星和大型飛機(jī)作為遙感平臺(tái)，進(jìn)行大面積觀測(cè)并獲得豐富的綜合性數(shù)據(jù)。但是，傳統(tǒng)遙感在小時(shí)空尺度的數(shù)據(jù)采集分析上存在分辨率不足的問(wèn)題。如果采用小型無(wú)人機(jī)作為低成本的新型遙感平臺(tái)，就很好的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)遙感的缺陷，在局部遙感和應(yīng)急監(jiān)測(cè)方面會(huì)取得巨大的成功。

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)要求搭載的儀器所占空間小、重量輕、抗震性優(yōu)良。光學(xué)遙感技術(shù)具有所占空間小、時(shí)間短、成像簡(jiǎn)單、費(fèi)用少等一系列優(yōu)點(diǎn)。無(wú)人機(jī)通過(guò)搭載有合成的多功能探測(cè)器，以近紅外光作為遙感測(cè)量的手段，采集多波段光譜數(shù)據(jù)，依靠地面的操作站對(duì)無(wú)人機(jī)實(shí)施操控。

（二）土壤濕度監(jiān)測(cè)與土地灌溉

土壤的含水量是農(nóng)作物生長(zhǎng)的重要指標(biāo)，農(nóng)作物的生長(zhǎng)都有適宜的土壤濕度范圍，在現(xiàn)代的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中我們往往需要及時(shí)的了解大面積農(nóng)田的土壤濕度。傳統(tǒng)的土壤水分測(cè)量方法有：種子散射法、重力土壤采樣法、張力計(jì)法、土壤蒸滲法和土壤電阻法。但是這些方法采樣時(shí)間長(zhǎng)且是點(diǎn)數(shù)據(jù)，不能滿足大面積空間、長(zhǎng)期的土壤濕度動(dòng)態(tài)要求，沒(méi)有顯著的代表性。微波遙感技術(shù)就可以很好解決這些問(wèn)題，微波遙感監(jiān)測(cè)土壤水分的基礎(chǔ)是土壤的介電特性與水分含量間的密切關(guān)系，因?yàn)橥寥赖慕殡姵?shù)受水的影響很大。無(wú)人機(jī)通過(guò)搭載遙感設(shè)備，對(duì)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(duì)比得到具體的土壤濕度含量，并且可以對(duì)圖像模糊的區(qū)域通過(guò)自動(dòng)或人工對(duì)無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)進(jìn)行任務(wù)設(shè)定、航線調(diào)整進(jìn)行重新的觀測(cè)?？梢愿尤娴膶?duì)土壤進(jìn)行監(jiān)測(cè)，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。

農(nóng)業(yè)灌溉是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最基本的問(wèn)題，作為下一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是我國(guó)農(nóng)業(yè)建設(shè)的首要任務(wù)。節(jié)水灌溉技術(shù)在廣義上是指相對(duì)于傳統(tǒng)灌溉技術(shù)更加能節(jié)約、高效用水的灌溉方法，措施和制度的總稱。狹義上是指以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)作為前提，根據(jù)地域性和作物生長(zhǎng)規(guī)律的不同，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)量最高和生態(tài)效益最好為目標(biāo)而進(jìn)行的水資源開(kāi)發(fā)和灌溉技術(shù)的總稱。

合理高效的農(nóng)田灌溉，是保證作物生長(zhǎng)和節(jié)約用水的基本準(zhǔn)則?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)中常采用的節(jié)水灌溉技術(shù)有溝灌、噴灌、滴灌等技術(shù)。我們通過(guò)得到的不同的土壤濕度對(duì)灌溉進(jìn)行合理的安排，這樣既能保證作物產(chǎn)量又能達(dá)到節(jié)約用水的目的。

三、結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)航空的需求日益增長(zhǎng)，決定了農(nóng)用無(wú)人機(jī)必定成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)操作的主要力量之一。隨著無(wú)人機(jī)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(cè)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(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)降到最低，保證農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，加快推進(jìn)我國(guó)的農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)化建設(shè)。

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