萬孝軍 葉冬梅
摘 要:我國作為農(nóng)業(yè)大國,水稻產(chǎn)量規(guī)模與民生質(zhì)量息息相關(guān),傳統(tǒng)種植業(yè)對于作物的產(chǎn)量預(yù)估都采用人工模式,效率低且精準度差,本文將結(jié)合無人機遙感技術(shù)特點,討論現(xiàn)代化技術(shù)在精準獲取信息、病蟲害的治療、水稻田間除草、低空作業(yè)直播等方面的作用,為提高預(yù)估質(zhì)量,推進水稻種植業(yè)的發(fā)展做出有力參考。
關(guān)鍵詞:無人機;遙感技術(shù);水稻產(chǎn)量
無人機可以實現(xiàn)與中控設(shè)備的聯(lián)系,通過影像顯示田間的實際種植情況。近幾年,我國各行各業(yè)都加大了對無人機監(jiān)控的使用力度,因為其具有自動化、高效率、適應(yīng)性強等優(yōu)勢,能夠清楚的反映出水稻生產(chǎn)情況,幫助工作人員更好的預(yù)估出產(chǎn)量,并對病蟲害防治、田間除草都可起到重要幫助。
一、無人機遙感技術(shù)的概念
無人機顧名思義為無人駕駛的飛行設(shè)備,其體積相比較于傳統(tǒng)意義上的飛機來說小了數(shù)十倍。世界上最早使用無人機是在1917年前后,當(dāng)時無人機的主要作用為軍事勘查,隨著時間的發(fā)展,無人機目前已經(jīng)在地質(zhì)水文勘測、林業(yè)管理、田間管理、城市建設(shè)等行業(yè)中得到充分的開發(fā)。20世紀80年代后,無人機上的傳感器類型逐漸增加,且性能更加完善,續(xù)航時間也從原有的60min不斷延長至全天乃至幾十個小時。無人機遙感可以實現(xiàn)在線更新GIS數(shù)據(jù)庫,幫助用戶快速了解地面情況。例如:臺灣大學(xué)就曾利用無人機拍攝低空地面圖像,并放大分析垃圾堆積物的具體分布,對環(huán)境污染整治起到重要幫助。而我國一直以來都是農(nóng)業(yè)大國,耕地面積可達到國土的1/3。傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)工作均依靠人力資源進行完成,例如:田間巡邏,記錄水稻播種面積、除蟲除草等等。種植人員不僅僅工作壓力大,而且很容易出現(xiàn)紕漏。未來,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作中應(yīng)用無人機遙感技術(shù)已經(jīng)是必然趨勢,需要我們加以重視[1]。
二、水稻產(chǎn)量預(yù)估技術(shù)要點
(一)精準獲取信息
未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必然會向著區(qū)域化、集約化、科學(xué)化、機械化、高效化及智能化等方向發(fā)展,尤其是,我國近幾年快速發(fā)展的植保無人機技術(shù),其能夠提高農(nóng)業(yè)信息精準度,符合農(nóng)業(yè)航空的理念。無人機遙感技術(shù)還可以快速、無損、大范圍的獲取作物農(nóng)情,并開展靈活操作。無人機對于場地的要求不高,起飛效率高、有著更好的作業(yè)質(zhì)量,并且獲得的數(shù)據(jù)具有更高的分辨率和質(zhì)量。利用無人機搭載遙感傳感器獲取作物圖像,通過圖像拼接和融合技術(shù),結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù),對作物具體信息進行定量分析。例如:可以在獲取植物冠層氮元素含量情況后,分析養(yǎng)分供給狀況,并進行下一步處理。
(二)病蟲害的治療
使用遙感技術(shù)可以通過傳感器反饋及時得到目標圖像,然后由專家對圖像光譜進行分析。目前水稻生產(chǎn)分布圖在生成時使用到的技術(shù)有GPS、GIS兩種。病蟲害是目前對水稻生產(chǎn)總值影響最大的問題,情況嚴重時還會導(dǎo)致巨大產(chǎn)額損失。根據(jù)世界糧食農(nóng)業(yè)組織分析,每年全球因為病蟲害而損失的糧食約占據(jù)總糧產(chǎn)量的25%。具體到蟲害為14%、病害為11%??砂l(fā)現(xiàn)的蟲害種類就高達1000多種,一旦爆發(fā)必然會對種植全局產(chǎn)生影響。使用無人機遙感技術(shù)可以有效獲取地面田間信息,例如:生長環(huán)境、病蟲害情況、水稻長勢等等。提高對病情、蟲害的了解,然后再根據(jù)實際農(nóng)情開展精準施藥、精準施肥等等。
(三)水稻田間除草
除草是保證水稻產(chǎn)量的基礎(chǔ)性工作,如果田間雜草得不到及時處理,會導(dǎo)致水稻養(yǎng)分不足,影響最終經(jīng)濟效益。在種植生產(chǎn)時,應(yīng)從而封閉除草、莖葉除草、一次性除草三方面開展。首先封閉除草就是使用無人機在土壤上噴涂均勻的藥物,等到雜草生長出來后,會立刻接觸到農(nóng)藥層,然后失去生命活性,從而達到除草目標。而莖葉除草就是通過調(diào)整飛行高度來實現(xiàn)對農(nóng)藥到莖葉的噴灑,這種方式安全性比較高,且無人機效率較高,可大大縮短工作周期,水稻長勢不會受到任何負面影響,周圍藥害問題也會對應(yīng)減小。一次性除草應(yīng)用頻率相比較上述兩種來說比較少,在水稻播種后的15-20天內(nèi),采用植保無人機噴施封閉和莖葉混合除草劑到水稻田上,達到對水稻田中雜草一次性除去。
(四)低空作業(yè)直播
2014年到2015年,我國全國范圍內(nèi)水稻生產(chǎn)總量為2.06億噸,并呈現(xiàn)出不但上漲的態(tài)勢。為了更好的應(yīng)對如此龐大的產(chǎn)量預(yù)估工作量,就必然要引用無人機遙感技術(shù)。而無人機直播可以通過搭載種子,統(tǒng)一飛行并撒播。2019年4月,我國四川省岳池縣就進行無人機直播技術(shù)現(xiàn)場交流會,在使用無人機播種時,一畝地的播種工作僅用了20分鐘就完成了,全程除了一名技術(shù)人員外,并沒有使用任何人工才做。播種速度提高了近20倍。這樣一來,水稻種植從播種到產(chǎn)量預(yù)估都得到全面的信息化發(fā)展,使用無人機遙感技術(shù)進行播種,效率相比較于傳統(tǒng)人工模式,提高了近20倍,這樣一來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需勞動力也大大減少,清減下來的人力資源可以投入到其他人力生產(chǎn)活動當(dāng)中,實現(xiàn)資源利用率的最大化。但是需要注意的,在開始直播前,應(yīng)對田間做好預(yù)處理工作,確保除雜、蓄水、平整等工作的質(zhì)量。未來,建立在無人機遙感技術(shù)基礎(chǔ)上的低空作業(yè)直播仍將不斷發(fā)展,從而推進水稻種植行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2]。
三、結(jié)論
綜上所述,利用傳感器反射的植物光譜可及時掌握田間水稻產(chǎn)量情況,通過搭載數(shù)碼相機,反映水稻光譜系數(shù)。但是該技術(shù)在投入使用時仍存在成本過高、專業(yè)技術(shù)人員匱乏、認同度低等問題。需要我們做好基層宣傳工作,并對投入成本加以控制,使遙感技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之間更加適配,為提高經(jīng)濟效益打好基礎(chǔ)。
參考文獻:
[1]南聰強.淺談無人機航空遙感技術(shù)在土地勘測定界中的應(yīng)用[J].世界有色金屬,2019(16):242-243.
[2]于堃,單捷,王志明,等.無人機遙感技術(shù)在小尺度土地利用現(xiàn)狀動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報,2019,35(04):853-859.
項目:本文系江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院科技項目(項目編號:2018kj38)
作者簡介:萬孝軍(1978-),男,副教授,高工,研究方向:建筑工程,園林工程;葉冬梅(1984-),女,碩士研究生,高級工程師,攝影測量與遙感專業(yè),主要研究遙感AI識別與信息提取。