无人机遥感在农田信息监测中的应用进展

2021-12-26赵宇新

南方农业 2021年24期

赵宇新

（巴彦淖尔市气象局，内蒙古巴彦淖尔 015000）

在推动农业生产不断提高及精准化发展过程中，无人机遥感技术在农田信息检测中有着非常重要的作用。无人机遥感技术可以对植被覆盖的各个方面进行检测分析，为农业生产过程提供可靠的信息支持。同时，通过对无人机遥感技术的使用，能够更加方便快捷地获得农田当中的信息，从而更好地掌握农田信息及对土地的利用。为了能够更好地促进农田中无人机技术的使用，对无人机技术在农田生产中的应用进行了分析。

1 无人机遥感探测技术概述

1.1 无人机飞行平台

农业生产发展中对农田信息进行检测的无人机技术大概分为3 类。1）固定无人机工作时，飞行速度比较快，工作时间比较长且能够承载的重量也比较大，但飞行设备设施中对于起飞及降落都有着比较严格的特定化要求，且在飞行及飞行工作开展期间不能对飞行的速度进行调整。2）单旋翼无人机在稳定性上比较差，对信息的探测基准度不够准确，所以在使用上也逐渐退出了历史舞台。3）多旋翼无人机在飞行上比较稳定，且在飞行及工作时能进行多方面的调整，相比以上2 种无人机具有非常优异的特点［1］。

在对无人机进行选择后，应根据农田信息检测的实际情况及结合多种方法做出合理的航线规划，且随着科学技术的不断发展与壮大，越来越先进的计算方法被引入到了无人机的使用计算当中。

1.2 无人机遥感测量技术

农田信息检测工作实践中，无人机是通过传感器来进行工作的。在当前市场上的传感器种类非常多，但在工作时对信息的获取上都存在着一定的差异［2］。

1.3 无人机遥感数据处理和建模方法介绍

成像光谱在实际工作实践中，是通过对不同特征波段的计算获取想要的数据，并对光谱特征信息和农作物生理化指标进行综合性的整合而构建出来的模型。实践操作过程中，以相似度计算和信息量作为依据，对适合农田信息的相关特征波段进行筛选，从而选择出合适的特征波段。比如，在选择信息特征波段过程中，通过高光谱对灰度值产生的标准差当成一个相对简单的信息度量。在对特征波段进行提取工作后，还需要对高光谱的数据进行处理，可以根据波段产生的不同数值进行合理的计算。

2 无人机遥感探测技术在农田信息检测中的具体应用

2.1 农田空间的信息检测

农田信息不仅包括农田农作物种植所处的地理位置，还有对种植农作物的具体分类，只有结合,这2 种信息进行综合性地考虑，才能够对所种植的面积有一个准确的估算。通过对无人机技术的使用，就能够及时对农田的各项信息进行了解及掌握。比如，在对农田进行空间信息识别时，可以通过对机载高清数码像机的使用来进行获取。此外，运用空间构型测量技术可使农田信息检测工作步入一个新高度，促使空间分辨率在很大程度上得到提升，在信息方面的获取也更加精准及全面［3］。

2.2 农作物生长信息的检测

1）农作信息检测的内容主要为以下2 个方面。①叶面积指数。就是对地面上的单面绿叶面积进行一个总体的计算，主要是通过光对农作物进行作用产生光合作用。具体的工作方法是通过对植被指数进行光谱数据的计算。比如，树木种植对光照射起到一定阻碍，从而构建出一种指数模型。在进行研究的过程中，需要对高光谱进行合理利用。②地上部生物量。无人机遥感技术在对生物量进行探测时，通常对多光谱数据的应用最为广泛，在对光线谱数据进行提取及对植被指数进行计算过后建成一种模型。同时，对空间构型测量技术的应用研究也有很多。比如，在呼伦贝尔大草原上针对无人机的作用做出实地研究，Bending 等基于SFM 算法提取作物的冠层高度来构建模型；还有通过分段建模方法的使用，对大豆生产量进行反演处理［4］。

2）对农作物中的营养指标进行采取。可以通过无人机遥感技术根据不同农作物对光产生的不同反应对农作物的各方面指标进行诊断。叶绿素在不同的光波段中有着不同的反应，可以通过对颜色及纹理的分析对作物的营养情况做出明确的判断。

3）对农作物产量进行检测。通过对多种因素进行综合性的整理分析，以此构建一个能够对农作物产量进行精准估算的模型。

3 无人机遥感技术在农田信息检测领域中的发展趋势

3.1 开发使用模式简单且成本较低的无人机平台

当前在农田当中使用的无人机平台仍然存在着许多缺点，因此在无人机技术使用中会受到严重的阻碍。比如，在阴雨及大风的恶劣天气下就不能够使用无人机技术对农田进行信息检测。因此在未来的发展中，应加强对无人机遥感技术的投资，加强对无人机飞行平台的研究与开发。同时，要想顺利推进这项工作，还需要相关政府部门的大力支持，比如对无人机飞行的空域规定进行适当的放宽等。

3.2 实现对农作物生长情况周期性动态的检测

使用无人机遥感技术对农田信息进行检测过程中，对于信息的检测不能进行周期性及联系性的数据检测，对农业管理工作会产生很多的困难，因为农作物的生长过程是一个连续性的状态，且在每个生长阶段所产生的数据也有所不同。具有单一性及少数生长周期的作物模型本身就具有非常的局限性，因此使用无人机遥感技术对农田信息的检测不能很好地表现出其复杂多样的农作物特性。因此，在未来农作物检测工作中，要不断加强对农作物生长信息监测技术的研发［5］。

3.3 提高数据的处理能力

无人机遥感探测技术在对农作物信息探测过程中，获取的信息庞大且复杂多样，但根据当前的技术手段，还没有办法对获取的数据进行实时处理及动态翻译，使得在对农业生产进行决策的时候，很难做出适应当前农业发展的决策，在一定程度上阻碍了农业的发展。因此，应加强对无人机遥感技术的开发，顺应农业发展的需求，不断开发无人机平台对数据的处理能力，为农业发展提供科学合理的信息依据。