无人机遥感技术在我国现代农业生产中的应用
陈会明
摘 要：当前，无人机遥感技术在我国农业生产中的应用越来越广泛，极大地促进了农业的现代化。无人机可以实时获取农作物数据信息，指导农田管理，预防农作物病虫害的发生，从而提高农作物产量。该文介绍了无人机技术和农业相结合的发展现状，着重分析了无人机遥感在农业中的典型应用，并展望了无人机遥感技术在农业中的发展前景。
关键词：无人机遥感技术;现代农业;应用
中图分类号 P231.5文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）11-0131-02
1 无人机农业遥感技术发展概况
农业生产是在地球表面进行的为创造物质财富的社会生产活动，其根本目的是满足人们生产和生活的需要。它具有空间位置及地域上的分散性、时空变化差异性和灾害发生的突然性等特点，用常规技术难以掌控，这是农业生产在社会生产中长期处于被动地位的重要原因。20世纪80年代，我国农业遥感技术才刚刚起步， 对于农作物的生产情况用地面调查的方法进行统计与跟踪，受到种植种类的分散性和地域的复杂性及人为因素的影响较大，且耗时费力，难以满足管理决策部门的需要，因此迫切需要大力发展无人机农业遥感技术。
党的十九大报告提出，在满足人民群众美好生活需要的同时，还需要保障生态环境的美好，以获得健康生态产品。为了解决粮食生产安全与供应问题，适应全面建设小康社会对农产品结构性供给和现代农业产业结构性调整的需要，我国农业部门将无人机遥感技术引入到现代农业生产管理中，快速、准确地获取农作物、土壤、气候、灾情等农业基础信息及农业经济信息，从而保证了农业生产快速健康和可持续发展。
随着人们对农情信息获取的实时性要求和对农事操作的迫切需求，原有的卫星遥感监测体系滞后，期待出现一种高空间分辨率、可实时获取并指导农业生产活动的新型技术。无人机遥感技术作为一种新型的低空遥感获取技术，具有良好的可操作性、灵活性、现势性，无人机遥感凭借其影像获取快速、覆盖面积大、应用周期短、影像清晰度高、便于解析、受自然环境约束小、成本低、操作简单等特点，弥补了传统卫星遥感和普通航空遥感的不足。同时，在农业资源调整、农作物种植结构、农作物估产、生态环境监测等方面进行全方位的数据管理、数据分析和成果的生成与可视化输出，是目前一种较有效的对地观测技术和信息获取手段。
对于无人机遥感获取的数据进行处理，结合智能化专家系统使农业由定性到定量生产，网络技术使农业由分散封闭到信息灵通，精准农业技术使农业由粗放到精准，使人们可以更大视角地管理农业，从而提高了农业的可操作性和可控性。
2 无人机遥感技术在农业中的应用
2.1 农作物实际播种面积的监测与估算 精准农业模式根据空间定位，定时采集精确的田间信息，根据信息实施准确的技术与管理。这一形式可大大减少人力、物力和资源的投入，实现高产、低耗、环保、优质的可持续性发展的农业。中国是一个人口大国，粮食生产关系到国计民生，但由于耕地面积的减少和质量的下降，耕地保护已经成为实现农业可持续发展的一个重要的战略任务。无人机遥感技术因其信息量丰富、覆盖范围大、实时性强、数据可靠准确以及省时、省力、费用低廉等优点，被广泛用于测定农作物用地的数量和评定土地质量。通过无人机遥感技术进行监测，详细记录农作物的种植面积，根据农作物的光谱数据进行分类，统计评估各种农作物的播种面积，在精细化条件下，甚至可以精确估算农作物的实际数量。
2.2 农作物长势与产量监测 农作物的长势是一种对农作物生长发育状况的综合性评价。从宏观上来讲，可以利用无人机遥感技术对农作物的生长情况进行持续监测，从而发现农作物的苗情、生长情况及其变化规律。无人机能够结合遥感技术以进行大范围实时精准定位，快速准确地获取需要测量的数据信息，代替傳统的人工观察，快速地进行分析监测。通过对无人机遥感获取的农作物信息进行分析，管理者可以提出有针对性的对策，对不合适的政策做适当调整，从而提升农业经济效益。
2.3 农业生产中土壤及其生态环境监测 土壤是农业生产赖以生存的基础，由于过度开发和各种周边环境的变化，使得用于农业生产的土壤受到不良侵蚀、土壤性质盐碱化，为了保持农业生产的可持续发展，需要对土壤性质和土壤盐碱化的面积及其变化趋势予以监测和统计。利用无人机遥感技术可以对土壤水和其他作物生态环境进行监测，这些信息有助于田间管理者采取相应措施。利用多光谱传感器的特征参数，可对水质、土壤是否被重金属污染以及被污染程度进行检测，还可对作物类别通过不同的特征进行精准分类。
现代世界发展进程中，农业科技强国大都在提倡精准农业，通过精确统计和分析土壤性质，在农作物生产的各个环节适当加大要素投入，以最低的资金投入获得最大的产出。通过这种监测，可以合理确定农作物生产各个环节的投入比例，从而高效调用各种农业资源，改善农业投入环境，取得较好的经济效益和生态环境效益。采用微小型的无人机遥感平台可以低成本、高灵活、快速地获取高精度数据，完全满足精准农业的各方面要求，目前已成为农田作物信息快速获取的方法之一。该技术可以客观、准确、及时地提供作物生态环境和作物生长的各种信息，其是精准农业获得田间数据的重要来源。
2.4 农作物病虫害、灾害监测 利用无人机遥感技术，从空中对农作物进行监测，有利于推动农业向精准化方向发展。农业遥感监测的主要对象是农作物和土壤现状。对病虫害的监测，需要对多光谱传感器获取的数据进行分析比对，因为作物遭受病虫害侵袭的位置，其光谱特征会发生多样变化，不同于健康作物表现的正常特征，通过早期发现这些问题，及时处理，能有效避免农作物产量的降低。无人机遥感监测技术在追踪农作物病虫害的情况方面，具有较强的优势，通过对农作物的精准监测与统计，可以实时开展精准治理工作，做到及时发现新情况，及时予以处理，也有利于早期防治。无人机监测的基本原理是病虫害发生时会造成农作物的叶片细胞结构从色素到水分、氮元素等方面会产生不同变化，由此会引起农作物反射光谱发生一定变化。因此，有病虫害叶片的反射光谱与正常反射光谱会有很大的不同，从可见光谱段到热红外光谱段差异很明显。利用无人机遥感技术，可以对麦田的锈病情况进行实时监测，对获取的遥感图像进行专业的判读，确定哪些是锈病严重的区域，根据病害区域的大小和受损程度，确定合理的治疗方案，对灾害的发生进行提前预防，避免造成更大的损失。
无人机遥感技术在防灾减灾方面的应用已经比较成熟，对干旱、洪涝、低温冻害等农业气象灾害的问题都能及时提供技术监测和支持。气候变化带来的气候异常，对农作物生产在一定程度上是有影响的，借助无人机遥感技术可以实现对受灾面积的精确统计，为监测和定量评估受损害的农作物提供科学的依据。农作物受旱灾涝灾影响的面积统计几乎可以实时更新，评估农作物的损失，农业用户根据上述评估情况，制定有效措施，针对出现的灾害情况进行苗木补种、灌溉、施肥或者排水等抗灾减灾措施，保证农作物的及时补救。
2.5 精准统计农作物种植的植株数量，评估成活率 随着精准农业技术的推进，在农作物植株数量上已经可以较为准确地进行统计。利用无人机遥感技术对农作物的植株数量进行统计，评估植株成活率，相对于耗时且只能抽样调查的手动计数，利用无人机进行统计会更加准确、全面。通过对农作物植株的数量和植株间距的综合统计，可以分析当前农作物的种植密度，得出所谓的最佳生产距离。在某些私人农场中，经常会请第三方无人机农业遥感公司对农场的实际种植作物进行植株统计，从一定程度上避免了人为因素造成不必要的损失。同时，农业用户可以借助无人机遥感技术，对栽种情况进行精确分析， 重新确定如何补种苗木。
3 展望
无人机遥感技术是一种时空上的综合监测，它集无人机技术、遥感传感器技术、农业科学技术于一体，是典型的交叉学科的应用。通过对无人机农业应用的综合分析，可以看出，无人机在农业生产应用中发挥着极大的作用。从目前的发展来看，未来无人机在农业作业的精准化和智能化方向将会出现更多新的應用，从而推动我国现代农业的快速发展。
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（责编：张宏民）
