智能無人遙感系統(tǒng)在精準農(nóng)業(yè)中的應用研究

智能無人遙感系統(tǒng)在精準農(nóng)業(yè)中的應用研究河北工程大學礦業(yè)與測繪工程學院河北邯鄲，0560382.河北工程大學土木工程學院河北邯鄲，056038摘要：現(xiàn)今隨著科學技術的蓬勃發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平不斷提升，高技術高水平的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工具也更新。信息科技的極度發(fā)展，衍生出現(xiàn)代農(nóng)業(yè)這個概念。農(nóng)業(yè)的發(fā)展對于一個國家的發(fā)展至關重要，其中精準農(nóng)業(yè)對農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展起到了一定的推動作用，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的精準農(nóng)業(yè)是目前全國乃至全世界關注的熱點，精準農(nóng)業(yè)的研究難以快速發(fā)展進行，主要是由于它需要準確的農(nóng)作物信息數(shù)據(jù)。眾所周知，收集農(nóng)作物的信息數(shù)據(jù)這項工作非常繁瑣復雜，但是現(xiàn)在出現(xiàn)的一項新興技術—智能無人遙感系統(tǒng)可以快速地獲取和解析農(nóng)作物的信息，為精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展以及更加深入的研究做出巨大的貢獻。關鍵詞：智能；無人遙感系統(tǒng)；精準農(nóng)業(yè)引言精準農(nóng)業(yè)是當今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的新潮流，是在現(xiàn)代信息技術、生物技術、工程技術等一系列高新技術最新成就的基礎上發(fā)展起來的一種重要的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形式，其核心技術是地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遙感技術和計算機自動控制技術。精準農(nóng)業(yè)是將遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、計算機技術、通訊和網(wǎng)絡技術、自動化技術等高新技術與地理學、農(nóng)學、生態(tài)學、植物生理學、土壤學等基礎學科有機地結合起來，實現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對農(nóng)作物、土壤從宏觀到微觀的實時監(jiān)測，生成動態(tài)空間信息系統(tǒng)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)象進行模擬，達到合理利用農(nóng)業(yè)資源，改善生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)作物產(chǎn)品和質(zhì)量的目的。實施精準農(nóng)業(yè)是促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，必將對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生重大影響。本文將輕小型無人機遙感技術引入其中，使該技術的作用在相關方面中充分體現(xiàn)，并從以下方面進行詳細闡述。1無人機遙感測量技術介紹智能無人機遙感主要是采用了5種技術的聯(lián)合搭載的無人機遙感監(jiān)測系統(tǒng)，其中測量和監(jiān)視農(nóng)田信息采用的是傳感器技術，信息采集主要由搭載的傳感器接收轉(zhuǎn)換得到的光影成像構成。在無人機低空飛行過程中，掃描農(nóng)田中農(nóng)作物或無農(nóng)作物區(qū)域形成不同的光段，再將形成的不同樣本轉(zhuǎn)化為不同的光譜特征，由高光譜影像信息可以獲取并正確判斷農(nóng)作物的種類、農(nóng)作物當前生長狀態(tài)、農(nóng)作物的倒伏狀態(tài)等。空間測量技術主要是識別一些農(nóng)田中不同的農(nóng)作物區(qū)域，主要采用的是激光探測技術。比如，本文中智能無人機采用的是機載LiDAR，無人機飛行過程中通過采集的信息進行反射脈沖并接收回波，從而獲得不同農(nóng)作物區(qū)域的三維坐標。2智能無人遙感系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)中的優(yōu)勢農(nóng)作物的檢測技術主要有航天、衛(wèi)星和地面遙感技術，現(xiàn)在已經(jīng)在農(nóng)業(yè)中使用廣泛，在運用過程中它們的缺陷所產(chǎn)生的眾多問題正在慢慢浮現(xiàn)在研究者面前。一方面這樣的技術雖然可以提高和加強農(nóng)作物管理的水平，但是另一方面卻又帶來了很多新的問題。航天、衛(wèi)星技術存在著大量的缺點，如成本大、操作難度大、專業(yè)水平高及易受惡劣天氣的影響等。而地面遙感技術雖然不受天氣的影響，可以近距離且非常直觀地監(jiān)測農(nóng)作物的生長情況，其獲取的數(shù)據(jù)量豐富、農(nóng)作物信息較為準確，但是它的缺點也非常之多，監(jiān)測農(nóng)作物的面積小且費時費力，難以實現(xiàn)快速大面積獲取農(nóng)作物的信息，不能很好地滿足農(nóng)業(yè)的發(fā)展。根據(jù)這兩項技術的優(yōu)缺點引出了一項融合了這兩項技術優(yōu)點同時又避免了一部分缺點的新型技術—智能無人遙感系統(tǒng)。在遙感系統(tǒng)的配合下運用智能無人機。遙感技術作為一項對地觀測技術，使用的是電磁波技術，利用傳感儀器發(fā)出的輻射，然后接收農(nóng)作物受到輻射所反射的電磁波信息，將在屏幕上進行成像，可以較為直觀地觀察農(nóng)作物的生長和種植情況。它可以極大地方便農(nóng)民對農(nóng)作物的觀察和護理；搭載遙感系統(tǒng)的無人機，可以精準地實現(xiàn)農(nóng)作物疾病的診斷、生成水利用率圖像、判別土壤侵蝕特征影響及病蟲害影響等工作，從而達到改善農(nóng)作物的護理機制的目的。無人機與遙感技術結合使用是現(xiàn)在較為常見的使用形式。無人機遙感系統(tǒng)具有許多優(yōu)點，它的成本很低、操作簡便、靈敏、實用性強，現(xiàn)在正在取代傳統(tǒng)的人工操作的直升機遙感、衛(wèi)星遙感、航天遙感等技術，不僅能夠克服這些技術產(chǎn)生的缺點，還具有分辨率高、精確收集數(shù)據(jù)、多角度收集農(nóng)作物成長情況的優(yōu)勢，同時還具有收集面積范圍廣泛、視野開闊的性能。遙感技術和無人機技術的雙重配合使得這些難題得到快速有效的解決，對這兩項技術的不斷深入研究，有利于快速地推動精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展。遙感技術和無人機技術也成為了當今農(nóng)業(yè)研究的熱點。基于這兩項技術的優(yōu)點，智能無人遙感系統(tǒng)在精準農(nóng)業(yè)中的應用研究成為眾人關注的熱點，通過基于人工智能算法的遙感圖像處理和無人機技術的結合，并突破精準農(nóng)業(yè)應用中無人機自主航跡規(guī)劃和遙感圖像精準分類等技術，提高無人機用于植保的效率，提升農(nóng)業(yè)管理水平。3智能無人遙感系統(tǒng)在精準農(nóng)業(yè)中的應用3.1在監(jiān)測農(nóng)田空間信息方面的應用無人機遙感在監(jiān)測農(nóng)田空間信息方面主要可以完成對農(nóng)田基本地塊的地理坐標信息采集，還可以對農(nóng)田中所種的農(nóng)作物實施分類，使上述2方面信息數(shù)據(jù)融合，用于計算不同農(nóng)作物實際種植面積，具有較為精準的計算特點。在農(nóng)田空間信息監(jiān)測方面，可以通過無人機平臺攜帶的高清數(shù)碼照相機等傳感設備，對農(nóng)田空間信息開展高效、精準識別與信息判定。除此之外，隨著無人機遙感技術在空間構型測量技術的發(fā)展與應用，農(nóng)田空間監(jiān)測工作不斷進入高程信息發(fā)展階段，在空間信息分辨率方面實現(xiàn)了較大提高，進而促進農(nóng)田空間監(jiān)測數(shù)據(jù)不斷向精細化方向發(fā)展。3.2農(nóng)作物倒伏情況監(jiān)控農(nóng)田內(nèi)農(nóng)作物的好壞，直接關系到一個周期內(nèi)的最終成果。農(nóng)戶對農(nóng)作物的倒伏情況特別關注，因為倒伏會造成農(nóng)作物的植株損傷，所以需要及時發(fā)現(xiàn)倒伏情況，及時整治，才能有效地減少損失。衛(wèi)星遙感技術時效性比較低，信息采集數(shù)量和清晰度有限。因此，采用低空遙感技術既能短時間地發(fā)現(xiàn)問題，得到信息可立即解決問題，將損失率降到最低；又能準確核實農(nóng)戶損失問題，大大提高了農(nóng)戶的收成率。研究小組測試的農(nóng)田中，顯示紅色的區(qū)域為出現(xiàn)倒伏情況區(qū)域。3.3田塊尺度的估產(chǎn)實行精準農(nóng)業(yè)的目的是提高農(nóng)作物產(chǎn)量，因此在進行種植期間需要對整體產(chǎn)量進行預估，必要時針對突發(fā)變化還需要對預估產(chǎn)值進行調(diào)整。農(nóng)作物自身不同部分向空中反射不同的光譜，輕小型無人機的遙感系統(tǒng)能夠?qū)ζ溆行нM行獲取，從而獲得作物生長信息，構建出生長信息與產(chǎn)量之間的數(shù)學模型，進而對產(chǎn)量進行科學預估。同時，利用輕小型無人遙感在農(nóng)作物生長期間對其生長情況進行動態(tài)化檢測，從而幫助種植人員全面掌握農(nóng)作物生長情況，利用所監(jiān)測的數(shù)據(jù)對農(nóng)作物產(chǎn)量進行預判，不但可以提高預判結果和預測模型的精準度，同時還可以幫助種植人員適當調(diào)整農(nóng)作物生長營養(yǎng)需求方案。遙感技術通常以光譜反射率作為對農(nóng)田產(chǎn)量預估時的計算參數(shù)，有時也會采用植被指數(shù)。輕小型無人機通常進行低空作業(yè)，而在進行農(nóng)作物產(chǎn)量預算或生物總量估算時，可以對高空分辨率采集的影像進行獲取，從而完成相關作業(yè)。結語目前智能無人機在農(nóng)業(yè)上運用廣泛，已經(jīng)在許多農(nóng)田進行操作，可以對農(nóng)作物進行施肥、灌溉、清除病蟲害等工作。為了迎合時代的發(fā)展，緩解人口和土