無人機遙感技術在農業災害調查中的應用探究

摘 要：隨著科學技術的進步，無人機遙感技術已被越來越多地應用于農業生產。利用無人機搭載的高光譜成像設備獲取農作物圖像，快速獲取農作物長勢和病蟲害等信息。在此基礎上，開展無人機遙感技術的應用，不僅可以提高農業災情調查的效率，還可以為農業生產決策提供數據支持，提高災情調查的質量與水平。基于此，將對無人機遙感技術在農業災害調查中的應用進行探究。

關鍵詞：無人機遙感技術；農業災害；調查工作

中圖分類號：S127 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）06–0-03

農業是國民經濟的根本，它的穩定和繁榮關系到整個國家的發展。然而，病蟲害、旱災、澇漬等農業災害卻嚴重影響了農作物的正常生長與產量，給農業生產造成了巨大的損失。因此，及時準確地對農業災害進行監測與應對，是保證農業生產穩定的關鍵。隨著科學技術的快速發展，作為一種新興的農業災害監測手段，無人機遙感技術是一種將無人機技術與遙感技術相結合的技術，通過搭載多種傳感器與設備，可以實時監測農田環境、農作物長勢、災情等信息，其不僅具有高分辨率、高時效性等特點，還可通過數據處理與分析，為農業災害的防災減災提供科學依據，具有極高的研究價值。

1 無人機遙感技術的基本特點

1.1 高效性

無人機對地觀測的高效率主要表現為數據采集速度快、數據采集范圍大。第一，從數據采集的速度上看，無人機遙感可以在1 min內獲得高質量的遙感圖像，這對農業災情調查具有重要意義。農業災害具有明顯的季節性特征，如東北地區一年兩季稻作結構，作物生長易受氣候因子影響。無人機遙感技術是一種實時監測技術，它能在農業災害發生后及時獲取相關數據。第二，就數據采集范圍而言，無人機遙感技術具有覆蓋范圍廣等特點，可以實現對某一特定區域的重點監控。第三，無人機遙感技術可以實現一站多點同時監測多個區域，極大地方便了農業災情調查。

1.2 精確度

無人機遙感技術能夠實時監測地面狀況，在獲取數據的同時，還能分析農作物的生長狀況、病蟲害情況。例如，應用無人機遙感技術，可以在作物生長過程中獲取作物長勢數據，并將地面狀況實時傳送至計算機，與機載傳感器采集的數據進行對比分析，進而判斷作物長勢，及時發現病蟲害[1]。無人機遙感還能記錄下影像中出現的異常現象，及時發現作物生長過程中存在的問題與缺陷，對農業生產具有重要的參考價值。

1.3 及時性

第一，無人機遙感可實時監測作物長勢、病蟲害等信息。這主要是因為無人機低空飛行，可獲得高分辨率圖像，并可實現自動化處理與識別，降低人為因素對數據處理的影響。第二，應用無人機遙感技術，可即時獲得遙感圖像，及時掌握作物長勢及其他相關信息。第三，無人機遙感技術可對作物生長過程中出現的作物倒伏等異常現象進行實時監測，快速判斷作物是否發生病蟲害。此外，通過無人機遙感技術，可以在最短的時間內獲得受災地區的詳細情況，為農業生產提供依據。

2 無人機遙感技術在農業災害調查中的應用價值

2.1 高效、快捷地獲取數據

無人機遙感技術以其高機動、靈活的特點，可以在短時間內到達災情現場，完成數據采集。相對于傳統衛星遙感，無人機在惡劣天氣下仍可實時獲取受災現場的高分辨圖像[2]。同時，無人機搭載多種傳感器，可獲得多波段、高光譜等多源數據，為災情調查提供全面、詳盡的信息。無人機遙感是一種高效、快速的遙感技術，應用于農業災情調查具有明顯的優越性。

2.2 準確、細致地進行災情評估

無人機遙感技術通過對圖像數據進行處理與分析，可以對農作物種類、災情程度及災情范圍進行精確識別，為農業部門及時掌握災情、制定有針對性的救災措施提供依據。同時，無人機還可以預測災害發展趨勢，為防災減災提供科學依據。這種精確細致的災情評估方法，有助于提高防災減災工作的效率與精度。

2.3 降低偵查費用和防范風險

傳統的農業災害調查往往需要投入大量的人力、物力，且存在較大的安全風險。而無人機遙感技術可以極大地降低這方面的風險。一方面，無人機可替代人工勘查高風險地區，減少人員傷亡；另一方面，無人機具有快速、大面積、高效率、低成本等優點。

2.4 推動創新和發展災害防治技術

無人機遙感技術在我國得到廣泛應用，促進了我國農業防災減災技術的創新和發展。無人機遙感技術與物聯網、大數據等技術相結合，可實現對農業災害的實時監控、預警與防控[3]。可見，無人機遙感技術不僅可以提高防災減災的效率與精度，還可以促進災害防治技術的更新，為農業可持續發展提供強有力的支撐。

2.5 大力推進農業現代化

在農業現代化進程中，無人機遙感技術已成為現代農業發展的重要標志。應用無人機遙感技術，農業部門可更準確地掌握農業生產動態，優化資源配置，提高農業生產效率。同時，無人機遙感技術也能為農業生產決策提供科學依據，促進農業轉型升級與可持續發展。

3 無人機遙感技術在農業災害調查中的應用

3.1 無人機遙感技術在農業災害調查中的應用范圍

3.1.1 監測農作物長勢

無人機遙感能夠在較短的時間內獲得大量的農作物圖像。農作物遙感圖像中除了含有作物光譜信息，還含有作物空間結構、長勢等信息[4]。研究成果可為農業災情調查提供重要基礎數據支撐，實現農作物災情快速準確識別與評估，為農業生產提供科學依據。

無人機遙感可應用于農作物長勢監測，是一種基于高光譜成像技術的作物長勢監測技術。當前，搭載高光譜圖像的無人機已被廣泛用于我國的新疆、甘肅等地農作物長勢的監測。無人機搭載高光譜成像設備獲取的高光譜圖像可有效識別農作物長勢，為農業災情調查提供關鍵數據支撐。在新疆地區，由于當地的氣候條件相對較差，導致不同作物在生長環境上的差異。擬采用無人機搭載高光譜成像設備，可實現對不同類型農作物的快速識別與評價，提高農作物長勢監測的效率與精度。

3.1.2 獲取農作物病蟲害信息

在調查農作物病蟲害發生情況時，無人機遙感主要是利用無人機搭載的高光譜成像設備直接識別蟲害。利用高光譜成像裝置，可獲得作物不同生育期的光譜特性[5]。然而，由于植被覆蓋面積大，遙感圖像復雜，采用傳統方法難以識別。當前，主要利用像元二分法、最小距離法、決策樹模型等方法對農作物病蟲害信息進行提取。值得注意的是，無人機遙感技術應用于農作物病蟲害信息提取時，還需綜合多源信息（如地面調查、遙感圖像等）進行綜合分析與處理。

3.1.3 評定作物收獲量

以往，主要根據地面調查資料估算作物收獲量。這種估算方法主要依靠人員的經驗進行判斷，采用無人機遙感估算作物估產精度、可靠性較高，可實現快速、方便地估產。

例如，應用無人機遙感技術可以實現水稻產量的快速估算。第一，利用地面調查數據和遙感圖像信息，

可實現水稻單產的快速估算。第二，利用無人機搭載的高光譜成像設備，可實現水稻產量的高精度測量。將兩者相結合，既可實現作物單產的快速估算，又可提高作物估產的準確性與可靠性。可見，無人機遙感技術在農作物估產中的應用前景十分廣闊。

3.2 無人機遙感技術在農業災害調查中的應用實踐——以某地為例

某地發生嚴重蟲害，造成大量糧食減產。為更精確地估計災情，當地農業部門進行了災情調查。調查小組使用無人機遙感技術進入農田，對受害作物的類型、范圍和損害情況做了詳盡調查。在對農村進行訪問的同時，調研小組也深入了解了災區群眾的困難和現實需要。通過對災情進行全面的研究，得出了較為詳盡的災情概況，為有關部門在災后重建中的決策提供了參考。此次普查不但為我國農業災情評價工作提供了關鍵的資料支撐，而且顯示出了我國農業部門在應對災難方面快速響應與高效率工作的能力。

3.2.1 明確調查的范圍和目標

在農業災害調查中，先確定調查范圍與調查對象，

對災害發生區進行細致的分析。調查范圍的確定綜合考慮了災情的地域分布、農作物的種類和分布、災情的嚴重性。當地農業部門綜合分析了各要素，以確定較為精確的調查范圍，從而保證調查的全面性、實效性。在確定調查對象時，根據調查對象的具體情況，確定調查對象。這一過程涉及許多重要信息，如受影響的作物類型、生長周期、受災程度等。對這些信息有了更深層次的認識后，為下一步災害調查提供了強有力的數據支持[6]。

此外，明確調查的具體內容和目標，如對災情的評估、成因的分析、防災減災的建議。主要內容包括查閱有關文獻資料、了解當地農業生產狀況、與有關部門及農戶進行交流等。在此基礎上，當地農業部門對受災情況及受災作物特征有了較為全面的認識，為下一步調查提供了有力的保證。

3.2.2 采集無人機遙感數據

隨著無人機遙感技術的發展，農業災情調查的重要性日益凸顯。相對于傳統的調查方式，無人機遙感具有操作簡便、高效、經濟等優勢，可直接獲取農作物的光譜、圖像等重要信息。因此，利用無人機進行農業災情調查非常必要。為了明確災情，當地農業部門在第一時間便開始采集無人機遙感數據。

在獲取無人機數據的過程中，首先要選擇合適的無人機裝備及傳感器。在此基礎上，當地農業部門根據調查對象及實際情況，選擇合適的測量方法，以保證所測資料的質量與準確性。其次，為了保證無人機的穩定可靠，還對無人機進行了足夠的標定與測試。在數據采集過程中，當地農業部門充分考慮了氣象、光照等因素的影響，選擇了適當的采集時機和采集條件，避免因外界因素而影響數據質量。為保證數據的完整性與一致性，工作人員結合地質情況制定了合理的數據收集計劃。最后，當地農業部門對獲取的無人機遙感數據進行了進一步的處理與分析，該過程包括數據預處理、特征提取、分類識別等環節，以便從中提取有價值的信息。

3.2.3 監測農作物長勢

作物生長狀況是影響農作物產量與品質的重要因素，也是評估災情程度的重要基礎。隨著科學技術的發展，無人機遙感技術在農作物長勢監測中發揮著越來越重要的作用[7]。無人駕駛無人機可在不同高度、不同角度拍攝農作物，獲取農作物各生育時期的圖像數據。通過對圖像數據的處理與分析，可以提取出作物的葉面積指數、葉綠素含量等生長參數，以直觀的方式反映作物的生長狀況、生長狀況等。

傳統的監測手段耗費大量的人力和物力，而且所獲得的監測數據也十分有限。無人機遙感技術具有快速、大面積、高精度等優點。當地農業部門利用無人機遙感監測農作物長勢，及時發現作物生長過程中存在的營養不足、缺水、病害情況等問題，為農業災害防治提供數據支撐。在此基礎上，優化作物生長環境與管理措施，提升作物產量與品質，推動農業可持續發展。

3.2.4 病蟲害普查

由于當地出現了嚴重的病蟲害，嚴重影響了作物的生長發育和產量。因此，當地農業部門在病蟲害調查中，應用無人機遙感技術，實現了對病蟲害快速、準確的采集與分析。無人機遙感能夠獲取高分辨率的農作物圖像和數據，這些圖像和數據能夠反映農作物的生長狀況、葉色、病斑的分布情況，以便及時發現病蟲害的發生狀況。當地農業部門利用無人機遙感監測蟲害，快速確定蟲害發生范圍及危害程度，為下一步防治提供數據支撐。在此基礎上，工作人員有針對性地采取了防治措施，降低病蟲害對作物的危害，提高作物產量與品質。

3.2.5 解釋和分類遙感影像

遙感影像解譯和分類環節主要依靠無人機遙感獲取的圖像數據，結合作物品種和生長期等特點對其進行精細處理。

針對不同的作物，需要選擇合適的解譯方法[8]。例如，某些農作物在生長過程中會出現一些特殊的光譜特征，這些特征可以被用于精確地鑒定。同時，不同生長期的農作物在遙感圖像上呈現出不同的形態，這是制定分類標準的重要依據。在實際操作過程中，經常會碰到一些比較復雜、困難的情況。在此基礎上，當地農業部門利用無人機搭載的高光譜成像設備，可獲得更為精細、準確的作物遙感圖像數據。高光譜圖像可以提供豐富的光譜信息，幫助工作人員準確識別農作物的種類及長勢。此外，在遙感影像解譯和分類中，地面調查成果的應用也是一個重要環節。地面觀測可直接觀測農作物生長狀況、病蟲害等，為遙感影像解譯提供有力的檢驗與支撐。

在這次檢查中，地面調查結果表明部分農作物長勢良好，還有一些區域的病蟲害危害較輕，因此工作人員結合遙感影像資料，對該類作物進行分類，將其分為健康和異常兩類，將異常區域圈出進行定點治療，并對健康區域進行防控，有效控制了病蟲害發展。

4 結束語

無人機遙感是一種新興的農業災害調查技術，能快速獲取作物長勢、病蟲害等信息，為農業生產決策提供數據支持。同時，無人機遙感技術還可以在一定程度上彌補地面調查人員無法到達的地區，提高農業災情調查的效率。在農業災情調查中，應用無人機遙感技術可以快速獲取災情資料，減少人力、物力的投入與消耗。相關部門應加強無人機遙感技術在農業生產中的應用效果研究，不斷提高我國農業生產效率與質量。

參考文獻

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收稿日期：2024-01-10

作者簡介：楊三萍（1988—），女，山西清徐人，助教，研究方向為遙感應用。