旋翼無人機(jī)的農(nóng)業(yè)低空高光譜遙感技術(shù)探討

段新宇

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)遙感技術(shù)中心，哈爾濱 150086）

旋翼無人機(jī)的農(nóng)業(yè)低空高光譜遙感技術(shù)探討

段新宇

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)遙感技術(shù)中心，哈爾濱 150086）

旋翼無人機(jī)搭載高光譜遙感設(shè)備，利用反射光譜探測作物信息，由于無人機(jī)的輕便性，低空飛行特點(diǎn)，使得該項(xiàng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)用優(yōu)勢較高空衛(wèi)星遙感技術(shù)更明顯，不僅成本低，而且能高效、靈活地實(shí)時(shí)獲取大面積、高空間分辨率的農(nóng)作物信息。文章介紹該技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供幫助。

旋翼無人機(jī) 農(nóng)業(yè) 高光譜 遙感技術(shù)

隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，對(duì)農(nóng)作物的管理要求更高，需要更科學(xué)、精準(zhǔn)的管理模式，農(nóng)業(yè)規(guī)模化發(fā)展需要對(duì)大面積農(nóng)作物進(jìn)行精確和實(shí)時(shí)快速的監(jiān)測，以掌握農(nóng)作物的生長發(fā)育情況，對(duì)養(yǎng)分和水分的需求信息，為施肥、澆灌、噴灑農(nóng)藥等田間管理提供科學(xué)依據(jù)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須先建立數(shù)字化管理的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)，需要采集大量數(shù)據(jù)。近年來，旋翼無人機(jī)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的利用給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集帶來了極大便利，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)管理現(xiàn)代化的發(fā)展，特別是無人機(jī)的低空農(nóng)作物成像高光譜遙感技術(shù)，值得進(jìn)一步探討。

1 旋翼無人機(jī)以及高光譜遙感技術(shù)的概念

1.1 旋翼無人機(jī)概念

旋翼無人機(jī)是一種利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人多旋翼飛行器，按飛行高度分為高空、低空無人機(jī)。運(yùn)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的一般是低空無人機(jī)。

1.2 高光譜遙感技術(shù)的概念

高光譜遙感技術(shù)全稱為高光譜分辨率遙感技術(shù)，是利用電磁波（波段＜10 nm）獲取有關(guān)數(shù)據(jù)；高光譜圖像是由成像光譜儀獲取，像光儀為每個(gè)像元提供數(shù)十至數(shù)百個(gè)窄波段光譜信息，產(chǎn)生一條完整而連續(xù)的光譜曲線，在成像過程中，利用成像光譜儀以納米級(jí)的光譜分辨率，以幾十或幾百個(gè)波段同時(shí)對(duì)地表地物成像，能夠獲得地物的連續(xù)光譜信息，能實(shí)現(xiàn)地物空間信息、輻射信息、光譜信息的同步獲取，寬波段遙感中不可探測的物質(zhì)，在高光譜中都能被探測到。該技術(shù)是近些年來迅速發(fā)展起來的一種全新遙感技術(shù)，是集探測器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)，有巨大的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。

2 農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)的發(fā)展

根據(jù)有關(guān)資料，農(nóng)業(yè)是遙感技術(shù)最先投入使用的領(lǐng)域，也是通過遙感技術(shù)的使用收益比較明顯的領(lǐng)域。在美國，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，農(nóng)業(yè)遙感的收益占遙感應(yīng)用總收益的70%。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，遙感技術(shù)被廣泛運(yùn)用在資源調(diào)查、農(nóng)作物產(chǎn)量摸底等方面。近年來，隨著無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，給高光譜遙感技術(shù)發(fā)展提供了很好的搭載平臺(tái)，從原來的高空衛(wèi)星遙感技術(shù)到發(fā)展至今的無人機(jī)低空高光譜遙感技術(shù)，遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)用成本降低了，精度卻更高了，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的規(guī)模化、精確化發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。

3 旋翼無人機(jī)的農(nóng)業(yè)低空遙感技術(shù)運(yùn)用

無人機(jī)的低空農(nóng)作物成像光譜遙感是利用旋翼無人機(jī)搭載高光譜遙感設(shè)備，利用反射光譜探測作物信息，由于無人機(jī)的輕便性，低空飛行特點(diǎn)，使得這項(xiàng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)用優(yōu)勢較高空衛(wèi)星遙感技術(shù)更有優(yōu)勢，不僅成本低，而且能高效、靈活地實(shí)時(shí)獲取大面積、高空間分辨率的農(nóng)作物信息。在具體使用中，結(jié)合先進(jìn)的信息技術(shù)，建立基于特定目標(biāo)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)模型，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生長情況和作物災(zāi)害現(xiàn)象的光譜反演。

我國已經(jīng)利用無人機(jī)和成像光譜儀結(jié)合，研制出基于無人機(jī)的農(nóng)業(yè)低空高光譜的新型遙感技術(shù)平臺(tái)，可以遙感獲取到高分辨率、圖譜合一的數(shù)據(jù)。另外，結(jié)合衛(wèi)星遙感，能對(duì)不同區(qū)域、不同品種作物的監(jiān)測更全面。可以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)管理的需求，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)信息獲取的難題提供了優(yōu)秀的解決方案。在2015年，我國陜西首次采用無人機(jī)搭載微型高光譜成像儀，先后2次成功獲取了楊凌揉谷試驗(yàn)區(qū)近3 km2的高光譜數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)質(zhì)量均達(dá)到了預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過分析、處理采集到的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確地判斷出了植物的生長狀況以及土壤內(nèi)有機(jī)物含量等信息。

4 結(jié)語

利用大數(shù)據(jù)分析農(nóng)作物長勢、病蟲害和農(nóng)田墑情等信息可以讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加精準(zhǔn)高效。而利用無人機(jī)的低空高光譜遙感技術(shù)能方便快捷地獲取大數(shù)據(jù)資源，該項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用成本相對(duì)較低，能夠克服傳統(tǒng)航天技術(shù)代價(jià)高、時(shí)效性不強(qiáng)等難題，有利于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域開展大范圍，高頻次的數(shù)據(jù)獲取，研究意義重大。

[1] 王人潮，蔣亨顯，王珂，等．論中國農(nóng)業(yè)遙感與信息技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略．科技通報(bào)，1999，15（1）：1～7