農(nóng)俠會：三農(nóng)領域產(chǎn)業(yè)社群（資源對接、案例分享、線上課程、線下活動）
作為一個農(nóng)業(yè)大國，我國農(nóng)業(yè)面臨著農(nóng)業(yè)體系龐大、人口不斷增長、農(nóng)產(chǎn)品供給安全等問題。我國部分的農(nóng)業(yè)種植仍維持在靠天吃飯、人力改良有限的階段，擁有大面積土地的種植戶已逐漸向機械化種植轉(zhuǎn)變，而以國有農(nóng)場為代表的種植集體，已經(jīng)開始向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展，對農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的需求已提上日程。
農(nóng)情遙感技術(shù)是以衛(wèi)星或無人機為載體、以遙感技術(shù)為主體對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進行實時、全面的監(jiān)測分析的技術(shù)。將無人機技術(shù)及遙感技術(shù)引用到農(nóng)業(yè)中是一個極為成功的領域交叉合作，低空無人機可以彌補傳統(tǒng)監(jiān)測設備的作業(yè)范圍小、實時監(jiān)測難等問題，又彌補了衛(wèi)星遙感的工作成本高、受天氣狀況影響較大等問題;而遙感技術(shù)的應用則使無人機實現(xiàn)了對目標實時定量、定性、定位的描述分析，以此獲得的農(nóng)田數(shù)據(jù)可以幫助農(nóng)田管理者做到變量投入，減少農(nóng)藥化肥使用，從而進一步解決我國耕地面積少、水資源短缺、環(huán)境壓力大等問題。
為此，本文將從國內(nèi)外農(nóng)業(yè)領域無人機應用及我們現(xiàn)有的農(nóng)用無人機監(jiān)測手段出發(fā)，對無人機在農(nóng)業(yè)中的應用進展進行闡述。
農(nóng)業(yè)無人機技術(shù)在國外的應用現(xiàn)狀
現(xiàn)有農(nóng)業(yè)無人機技術(shù)在國外已經(jīng)成為農(nóng)田監(jiān)測的中堅力量，作業(yè)中大量無人機監(jiān)測、作業(yè)手段的應用已極大地加快了國外精準農(nóng)業(yè)、信息化農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
01、無人機在植被覆蓋度方面的監(jiān)測研究
植被覆蓋度是描述地表植被分布的重要參數(shù)，在分析植被覆蓋參數(shù)、評價區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境方面具有重要意義，對指導農(nóng)作物生產(chǎn)具有極高的預測價值。隨著我國精準農(nóng)業(yè)的推廣及發(fā)展，依靠遙感檢測農(nóng)作物覆蓋率變化已成為一個具有重要意義的監(jiān)測手段。
衛(wèi)星光學遙感和人工地面采集數(shù)字影像作為我國的植被覆蓋統(tǒng)計工作的通常做法，存在著易受云層遮擋的缺陷，且成本較高;而人工地面采集數(shù)字影像在受天氣影響的同時又無法滿足空間分辨率及時間分辨率的要求，在大面積范圍應用時耗時耗力、效率較低。
低空無人機的出現(xiàn)很好地彌補了衛(wèi)星遙感的不足，提高了人工地面采集數(shù)字影響的效率，減少了人工及時間的浪費，提高了植被覆蓋率監(jiān)測的準確性。
我國已將無人機監(jiān)測植被覆蓋率的手段應用到了冬小麥的覆蓋率研究工作中，得到的數(shù)據(jù)即可監(jiān)測冬小麥的覆蓋率變化，又可以針對研究區(qū)域動態(tài)獲取植被指數(shù)的閾值。
02、無人機土壤濕度監(jiān)測
土壤濕度是水文、生態(tài)、農(nóng)業(yè)等方面研究的重要指標，它直接地控制著陸面和大氣之間水分及熱量的輸送和平衡。監(jiān)測區(qū)域土壤濕度有利于控制區(qū)域內(nèi)的水澇、干旱及農(nóng)作物生態(tài)長勢評估。傳統(tǒng)的土壤濕度監(jiān)測站不能滿足大面積、長期的土壤濕度動態(tài)實時監(jiān)測的要求，限制了其在農(nóng)業(yè)信息化、自動化方面的發(fā)展及應用，而光學設備在高空中會受到云層的阻礙，使高空飛行設備的應用受到了限制，因此無人機的應用成為了解決問題的關(guān)鍵。無人機搭載可見光－近紅外光設備作為檢測手段，通過對比圖像的各種空間分析特性，得到提高土壤濕度與包含信息的相關(guān)系數(shù)，保證了所建立的模型的高準確性，完成了土壤濕度的合理化監(jiān)測。使用無人機進行土壤濕度監(jiān)測具有成本低、時效性好、方便攜帶等多方面優(yōu)點，在我國土地遼闊、地形類別復雜的前提下具有很好的實用價值。
03、無人機在農(nóng)田噴灑方面的研究
近年來，我國農(nóng)田航空噴灑也逐漸引入了無人機，在20世紀50年代開始了航空農(nóng)業(yè)噴灑的研究及應用，主要對森林、農(nóng)墾區(qū)進行大規(guī)模的農(nóng)田噴灑作業(yè)。我國擁有農(nóng)用有人駕駛固定翼噴灑飛機140余架、直升機60余架，但仍有較多地區(qū)不適合使用大型有人噴灑飛機，使無人機噴灑成了一個新興的農(nóng)用設備產(chǎn)業(yè)。雖然農(nóng)業(yè)用噴灑無人機在我國仍處于剛剛起步的階段，但噴灑無人機的應用將成為近年來發(fā)展最快的一個新興領域。
04、無人機在農(nóng)業(yè)其他領域中的應用
將無人機應用到農(nóng)業(yè)保險賠付中，解決了農(nóng)業(yè)保險賠付中勘察定損難、缺少時效性等問題，大大提高了勘察工作的速度，節(jié)約了大量的人力物力，在提高效率的同時確保了農(nóng)田賠付勘察的準確性。
農(nóng)場管理規(guī)劃系統(tǒng)也是農(nóng)田生產(chǎn)中一個重要的組成部分。在現(xiàn)有的管理監(jiān)測方式中，分為以有線技術(shù)搭建的傳感器監(jiān)測系統(tǒng)及以無線技術(shù)搭建的監(jiān)測系統(tǒng)兩種。無線監(jiān)測系統(tǒng)較有線系統(tǒng)相比具有監(jiān)測、傳輸距離長的優(yōu)點，但在大型農(nóng)場中做到大面積監(jiān)測仍需要極高的設備成本。相比而言，無人機飛行平臺搭載CCD相機、近紅外設備與地面基站組成的低空監(jiān)測系統(tǒng)，成本低、監(jiān)測面積更大、全面性更強，配合地面實時監(jiān)測傳感器，可以使農(nóng)場的管理更加立體化，具有更好的實用性及經(jīng)濟性，是未來農(nóng)業(yè)管理的新方向。
我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，無人機作為監(jiān)測手段及獲取信息的工具已經(jīng)扮演了越來越重要的角色，在農(nóng)業(yè)中的發(fā)展趨勢已使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程向信息化、自動化、時效化發(fā)展，所提供的農(nóng)業(yè)參數(shù)也將不斷地服務于我國農(nóng)業(yè)發(fā)展，使我國的精準農(nóng)業(yè)進程不斷加速。
農(nóng)業(yè)無人機技術(shù)在國外的應用現(xiàn)狀
首先，無人機作業(yè)效率高，有利于規(guī)模化的生產(chǎn)。我國南京農(nóng)機研究所的農(nóng)用無人機在進行水稻田清理病蟲害的農(nóng)藥噴灑工作中，可以達到1500hm2/h的作業(yè)速度，平均每天作業(yè)7500～15000hm2，是地面機械的數(shù)倍，更是人工噴灑的數(shù)十倍。
其次，農(nóng)用無人機的使用減少了農(nóng)藥對農(nóng)民的傷害。以玉米粘蟲病蟲害為例，2013 年東北地區(qū)爆發(fā)玉米粘蟲災害，因設備不足、作業(yè)效率低等問題，許多農(nóng)民人工噴灑農(nóng)藥，出現(xiàn)了多起農(nóng)民因農(nóng)藥中毒而死亡的事件。無人機的使用不僅可以替代人工噴灑農(nóng)藥，更可以提前分析、預防病蟲害的發(fā)生，做到預防與作業(yè)雙管齊下。
第三，無人機相比于價值數(shù)百萬的載人農(nóng)用飛機及大面積鋪設的監(jiān)測設備來說價格比較低廉，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)之后無人機的價格只有十幾萬，其價格低廉及便于操控的特點使其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中受到了廣泛的關(guān)注。最后，無人機相比于現(xiàn)有機械最大的優(yōu)勢在于其適應性強、適用范圍廣，尤其是在旱澇地區(qū)、丘陵山地等常規(guī)機械無法觸及的區(qū)域，無人機具有極大的優(yōu)勢，且相比于高空飛行設備具有受云層和天氣影響小的特點。
來源：北京新型智慧農(nóng)業(yè)研究院
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