無人機遙感在農田信息監測中的應用進展

趙宇新.無人機遙感在農田信息監測中的應用進展[J].南方農業，2021，15（24）：-224.

摘 要 在現代化農業生產發展過程中，快速并精準的掌握農田信息在進行農田種植過程中非常重要。在農田信息檢測中運用最廣泛的是無人機遙感技術，和傳統地面檢測及高空遙感檢測技術相比較，無人機遙感技術的在操作上更加方便簡單，設備非常輕巧精準，在使用上應用范圍也更為廣泛。針對無人機遙感技術在農田信息檢測中的應用做了簡單分析，以期對農田信息檢測提供幫助。

關鍵詞 無人機遙感;農田信息;數據

中圖分類號：S127 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.24.103

在推動農業生產不斷提高及精準化發展過程中，無人機遙感技術在農田信息檢測中有著非常重要的作用。無人機遙感技術可以對植被覆蓋的各個方面進行檢測分析，為農業生產過程提供可靠的信息支持。同時，通過對無人機遙感技術的使用，能夠更加方便快捷地獲得農田當中的信息，從而更好地掌握農田信息及對土地的利用。為了能夠更好地促進農田中無人機技術的使用，對無人機技術在農田生產中的應用進行了分析。

1 無人機遙感探測技術概述

1.1 無人機飛行平臺

農業生產發展中對農田信息進行檢測的無人機技術大概分為3類。1）固定無人機工作時，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，但飛行設備設施中對于起飛及降落都有著比較嚴格的特定化要求，且在飛行及飛行工作開展期間不能對飛行的速度進行調整。2）單旋翼無人機在穩定性上比較差，對信息的探測基準度不夠準確，所以在使用上也逐漸退出了歷史舞臺。3）多旋翼無人機在飛行上比較穩定，且在飛行及工作時能進行多方面的調整，相比以上2種無人機具有非常優異的特點[1]。

在對無人機進行選擇后，應根據農田信息檢測的實際情況及結合多種方法做出合理的航線規劃，且隨著科學技術的不斷發展與壯大，越來越先進的計算方法被引入到了無人機的使用計算當中。

1.2 無人機遙感測量技術

農田信息檢測工作實踐中，無人機是通過傳感器來進行工作的。在當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 無人機遙感數據處理和建模方法介紹

成像光譜在實際工作實踐中，是通過對不同特征波段的計算獲取想要的數據，并對光譜特征信息和農作物生理化指標進行綜合性的整合而構建出來的模型。實踐操作過程中，以相似度計算和信息量作為依據，對適合農田信息的相關特征波段進行篩選，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生的標準差當成一個相對簡單的信息度量。在對特征波段進行提取工作后，還需要對高光譜的數據進行處理，可以根據波段產生的不同數值進行合理的計算。

2 無人機遙感探測技術在農田信息檢測中的具體應用

2.1 農田空間的信息檢測

農田信息不僅包括農田農作物種植所處的地理位置，還有對種植農作物的具體分類，只有結合，這2種信息進行綜合性地考慮，才能夠對所種植的面積有一個準確的估算。通過對無人機技術的使用，就能夠及時對農田的各項信息進行了解及掌握。比如，在對農田進行空間信息識別時，可以通過對機載高清數碼像機的使用來進行獲取。此外，運用空間構型測量技術可使農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及全面[3]。

2.2 農作物生長信息的檢測

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

2）對農作物中的營養指標進行采取。可以通過無人機遙感技術根據不同農作物對光產生的不同反應對農作物的各方面指標進行診斷。葉綠素在不同的光波段中有著不同的反應，可以通過對顏色及紋理的分析對作物的營養情況做出明確的判斷。

3）對農作物產量進行檢測。通過對多種因素進行綜合性的整理分析，以此構建一個能夠對農作物產量進行精準估算的模型。

3 無人機遙感技術在農田信息檢測領域中的發展趨勢

3.1 開發使用模式簡單且成本較低的無人機平臺

當前在農田當中使用的無人機平臺仍然存在著許多缺點，因此在無人機技術使用中會受到嚴重的阻礙。比如，在陰雨及大風的惡劣天氣下就不能夠使用無人機技術對農田進行信息檢測。因此在未來的發展中，應加強對無人機遙感技術的投資，加強對無人機飛行平臺的研究與開發。同時，要想順利推進這項工作，還需要相關政府部門的大力支持，比如對無人機飛行的空域規定進行適當的放寬等。

3.2 實現對農作物生長情況周期性動態的檢測

使用無人機遙感技術對農田信息進行檢測過程中，對于信息的檢測不能進行周期性及聯系性的數據檢測，對農業管理工作會產生很多的困難，因為農作物的生長過程是一個連續性的狀態，且在每個生長階段所產生的數據也有所不同。具有單一性及少數生長周期的作物模型本身就具有非常的局限性，因此使用無人機遙感技術對農田信息的檢測不能很好地表現出其復雜多樣的農作物特性。因此，在未來農作物檢測工作中，要不斷加強對農作物生長信息監測技術的研發[5]。

3.3 提高數據的處理能力

無人機遙感探測技術在對農作物信息探測過程中，獲取的信息龐大且復雜多樣，但根據當前的技術手段，還沒有辦法對獲取的數據進行實時處理及動態翻譯，使得在對農業生產進行決策的時候，很難做出適應當前農業發展的決策，在一定程度上阻礙了農業的發展。因此，應加強對無人機遙感技術的開發，順應農業發展的需求，不斷開發無人機平臺對數據的處理能力，為農業發展提供科學合理的信息依據。

4 結語

無人機遙感技術在未來農業發展中有著非常重要的作用，對農田信息檢測具有非常重要的代表性作用，在農田信息檢測的空間及精準度方面都有非常優越的性能，能夠為農業發展提供科學合理的數據依據，從而指導農業發展，促進我國農業的持續健康發展。隨著時代的發展及科學技術的進步，無人機也越來越廣泛地應用到農業當中。

參考文獻：

[1] 林娜，陳宏，趙健，等.輕小型無人機遙感在精準農業中的應用及展望[J].江蘇農業科學，2020，48（20）：43-48.

[2] 周游.無人機遙感在農田信息監測中的應用進展[J].農村實用技術，2020（8）：92-93.

[3] 紀景純，趙原，鄒曉娟，等.無人機遙感在農田信息監測中的應用進展[J].土壤學報，2019，56（4）：773-784.

[4] 何勇，岑海燕，李藝健，等.基于無人機遙感的農田信息獲取技術及其機載裝備[J].農業工程技術，2018，38（9）：28-32.

[5] 秦晉軍.淺談無人機技術在現代農業中的應用[J].農業技術與裝備，2017（12）：51-52.

（責任編輯：趙中正）