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

        2016-02-07 02:52:16段新宇
        中國(guó)農(nóng)業(yè)信息 2016年19期
        關(guān)鍵詞:低空旋翼遙感技術(shù)

        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(wú)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(wú)人機(jī)搭載高光譜遙感設(shè)備,利用反射光譜探測(cè)作物信息,由于無(wú)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(shì)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(wú)人機(jī) 農(nóng)業(yè) 高光譜 遙感技術(shù)

        隨著我國(guó)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(cè),以掌握農(nóng)作物的生長(zhǎng)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(lái),旋翼無(wú)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(lái)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(wú)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(wú)人機(jī)以及高光譜遙感技術(shù)的概念

        1.1 旋翼無(wú)人機(jī)概念

        旋翼無(wú)人機(jī)是一種利用無(wú)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(wú)人機(jī)。運(yùn)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的一般是低空無(wú)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(guò)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(cè)的物質(zhì),在高光譜中都能被探測(cè)到。該技術(shù)是近些年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種全新遙感技術(shù),是集探測(cè)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(guò)遙感技術(shù)的使用收益比較明顯的領(lǐng)域。在美國(guó),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(lái),隨著無(wú)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(lái)的高空衛(wèi)星遙感技術(shù)到發(fā)展至今的無(wú)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)?;?、精確化發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。

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

        無(wú)人機(jī)的低空農(nóng)作物成像光譜遙感是利用旋翼無(wú)人機(jī)搭載高光譜遙感設(shè)備,利用反射光譜探測(cè)作物信息,由于無(wú)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(shì)較高空衛(wèi)星遙感技術(shù)更有優(yōu)勢(shì),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(zhǎng)情況和作物災(zāi)害現(xiàn)象的光譜反演。

        我國(guó)已經(jīng)利用無(wú)人機(jī)和成像光譜儀結(jié)合,研制出基于無(wú)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(cè)更全面??梢詽M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(guó)陜西首次采用無(wú)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(guò)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(zhǎng)狀況以及土壤內(nèi)有機(jī)物含量等信息。

        4 結(jié)語(yǔ)

        利用大數(shù)據(jù)分析農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)、病蟲(chóng)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(wú)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(kāi)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(guó)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

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