1、无人机技术在现代农业中的应用及展望无人机技术在现代农业中的应用及展望 农业生产过程中，对自然条件、土壤环境等各门类的信息需求较大，只有获得充足的信息，方可以制定科学的生产决策。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，
2、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
3、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
4、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
5、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，代替传统的人工观察，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
6、，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
7、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
8、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
9、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
10、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、无人机技术在现代农业工程中的发展展望虽然无人机技术在现代农业工程中具有较大
11、的应用优势，但也面临着诸多的问题。如不具备良好的飞行稳定性，与智能化技术融合深度不足；机载传感器需要较高的成本，普及应用难度较大；目前尚未明确无人机植保作业模式下雾滴、颗粒的漂移规律，需进一步优化机载设备的作业控制技术；现阶段主要采取经验模型监测作物长势，估测作物产量，模型不具备较强的稳定性等。针对这些应用当中面临的问题，需进一步深化对无人机技术的研究工作，以便为现代农业工程的发展提供良好技术支持。3.1 个性化与智能化在未来发展过程中，无人机在农业生产领域内将会得到更加广泛的应用，智能化、个性化将会是无人机技术的重要研究方向。如通过对无人机定位技术、飞行姿态精准控制技术进行研究，更加精确的控
12、制无人机的飞行过程；深入研究无人机实时智能避让技术，避免突发障碍物威胁到无人机的安全，提高作业效率；通过对无人机部件组件化封装技术进行研究，促使用户能够将无人机工作平台自主搭建起来，以便促使用户的个性化需求得到充分满足。3.2 传感器的低成本与小型化无人机在农业生产领域的应用过程中，传感器发挥着十分关键的作用。无人机只有对遥感传感器进行搭载，方可以获取相应的农业信息。但就目前来讲，无人机所搭载的传感器具有较高的成本，体积、质量等需进一步压缩，以便降低无人机的载重，延长无人机的续航时间，进而拓展无人机在农业领域的应用范围。因此，相关单位与人员要加强对传感器的研究工作，将成本、体积、质量等作为研发
13、的重点。此外，还需要加快传感器波段可定制的实现速度，这样人们对光谱信息的多元化需求才能够得到满足。3.3 机载设备的智能化近些年，人工智能技术得到快速发展。为适应智能农业的发展要求，需进一步提升无人机机载农机设备的智能化水平。通过对图像识别技术、农药化肥精准控制技术等深入研究和应用，逐步实现依据作业单元特征能够实时动态调整无人机的药剂用量、飞行参数等。在无人机作业过程中，系统可对作物长势自动分析，智能化开展施肥、施药等管理活动，进而改善农田生产效率，促进智慧农业的发展。3.4 融合各监测平台的数据信息通过无人机技术的应用，能够大规模、灵活性地监测农作物长势情况，获取的图片信息具有较高的分辨率。
14、但本种技术在应用过程中，也有诸多的问题存在。无人机技术虽然能够对作物的长势进行判定，但无法将作物长势的影响性因素挖掘出来。工作人员要想找出作物长势较差的原因，需将传感器监测数据等综合利用起来，这样就会降低工作效率。针对这种情况，需将无人机监测数据、地面网络监测数据等耦合起来，以便定量化监测作物长势，增强田间管理的精准性和时效性。同时，和卫星遥感技术相比，无人机只能够监测一定范围内的农田面积，这样难以高效测报作物灾情。因此，未来发展过程中，需将卫星遥感数据、无人机遥感数据等探索性结合起来。3.5 构建操作规范体系目前无人机技术的应用范围在持续扩大，但尚未统一编制技术规程，如果无人机在农业生产作业
15、过程中出现了问题，将难以快速进行解决。针对这种情况，职能部门需结合无人机的操作流程和农业应用场景，统一编制无人机的使用制度与操作规程，明确无人机在农业生产领域内的飞行作业要求，避免有不规范作业问题出现。如在无人机植保作业过程中，需于晴天无风天气下应用，避免因风力过大而降低植保效率，威胁到周围民众的安全。同时，实施植保作业之前，工作人员需对作业区域的地理条件认真调研，详细标注作业区域内存在的障碍物，提前采取应对措施。4、 结束语综上所述，通过在现代农业工程中应用无人机技术，不仅能够获取重要的农业信息，又可以替代人力开展部分田间管理工作，有助于推动现代农业的发展。从整体来看，无人机技术在农业生产领域内的应用范围、深度在持续拓展，但也面临着诸多的限制。因此，需进一步探索和研究，不断优化与发展无人机技术。
