段新宇

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

旋翼無人機的農(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)科學遙感技術(shù)中心，哈爾濱 150086）

旋翼無人機搭載高光譜遙感設(shè)備，利用反射光譜探測作物信息，由于無人機的輕便性，低空飛行特點，使得該項技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的運用優(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、靈活地實時獲取大面積、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 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，對農(nóng)作物的管理要求更高，需要更科學、精準的管理模式，農(nóng)業(yè)規(guī)?；l(fā)展需要對大面積農(nóng)作物進行精確和實時快速的監(jiān)測，以掌握農(nóng)作物的生長發(fā)育情況，對養(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依據(jù)。為實現(xiàn)這一目標，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，促進了農(nóng)業(yè)管理現(xiàn)代化的發(fā)展，特別是無人機的低空農(nóng)作物成像高光譜遙感技術(shù)，值得進一步探討。

1 旋翼無人機以及高光譜遙感技術(shù)的概念

1.1 旋翼無人機概念

旋翼無人機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。運用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的一般是低空無人機。

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，像光儀為每個像元提供數(shù)十至數(shù)百個窄波段光譜信息，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的光譜分辨率，以幾十或幾百個波段同時對地表地物成像，能夠獲得地物的連續(xù)光譜信息，能實現(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)、計算機技術(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，從原來的高空衛(wèi)星遙感技術(shù)到發(fā)展至今的無人機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)展提供了良好的機遇。

3 旋翼無人機的農(nóng)業(yè)低空遙感技術(shù)運用

無人機的低空農(nóng)作物成像光譜遙感是利用旋翼無人機搭載高光譜遙感設(shè)備，利用反射光譜探測作物信息，由于無人機的輕便性，低空飛行特點，使得這項技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的運用優(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、靈活地實時獲取大面積、高空間分辨率的農(nóng)作物信息。在具體使用中，結(jié)合先進的信息技術(shù)，建立基于特定目標數(shù)據(jù)的統(tǒng)計模型，能夠進一步實現(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)利用無人機和成像光譜儀結(jié)合，研制出基于無人機的農(nóng)業(yè)低空高光譜的新型遙感技術(shù)平臺，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，能對不同區(qū)域、不同品種作物的監(jiān)測更全面?？梢詽M足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對農(nóng)作物生產(chǎn)管理的需求，為精準農(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區(qū)近3 km2的高光譜數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)質(zhì)量均達到了預(yù)期標準。經(jīng)過分析、處理采集到的數(shù)據(jù)，準確地判斷出了植物的生長狀況以及土壤內(nèi)有機物含量等信息。

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)更加精準高效。而利用無人機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，該項技術(shù)運用成本相對較低，能夠克服傳統(tǒng)航天技術(shù)代價高、時效性不強等難題，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，1999，15（1）：1～7