當(dāng)今無人機(jī)飛防服務(wù)勢(shì)頭正勁，載著藥罐的無人機(jī)已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可，但與此同時(shí)，農(nóng)用無人機(jī)的另一個(gè)潛在應(yīng)用也不容忽視——農(nóng)業(yè)遙感。遙感被認(rèn)為是農(nóng)用無人機(jī)的另一個(gè)潛在市場(chǎng)，隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)步伐的加快，遙感代表著農(nóng)用無人機(jī)的另一個(gè)廣闊未來。 那么無人機(jī)遙感到底能為農(nóng)業(yè)做些什么？現(xiàn)在我們來淺談一下無人機(jī)遙感的應(yīng)用價(jià)值。   

一、對(duì)田間監(jiān)測(cè)的改進(jìn)

       使用無人機(jī)對(duì)農(nóng)田基本情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)是對(duì)田間監(jiān)測(cè)手段的重大改進(jìn)，這也是無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用的主要驅(qū)動(dòng)力。傳統(tǒng)上，農(nóng)民是通過步行穿過田地來檢查作物狀況的。這件工作既熱又費(fèi)時(shí)，而且很難檢查到每株作物的情況，即使是一小片田地也很容易漏掉發(fā)生問題的區(qū)域。隨著無人機(jī)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，現(xiàn)在進(jìn)行作物監(jiān)測(cè)，只需要利用無人駕駛飛機(jī)收集整片農(nóng)田的近紅外圖像，上傳圖像到云數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)就可以收到顯示作物相對(duì)狀況的地圖?，F(xiàn)在利用作物監(jiān)測(cè)，足不出戶即可鎖定需要評(píng)估的特定區(qū)域。而我們有了這些數(shù)據(jù)，就可以根據(jù)實(shí)際情況制定合適的植保方案，這樣作業(yè)效率會(huì)更加高效，作業(yè)效果也會(huì)更上一層樓。

二、監(jiān)測(cè)病蟲害

        病蟲害是影響作物產(chǎn)量的直接因素，是世界各國的主要農(nóng)業(yè)災(zāi)害之一。 大規(guī)模的病蟲害會(huì)給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，世界糧食產(chǎn)量因病蟲害造成的損失占糧食總產(chǎn)量的20%以上。 利用遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)跟追病蟲害進(jìn)展情況，有利于展開精準(zhǔn)治理工作，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理，也有利于早期防治。其原理是，病蟲害會(huì)造成作物葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)色素、水分、氮元素等性質(zhì)發(fā)生變化，從而引起反射光譜的變化，所以病蟲害作物的反射光譜和正常作物可見光到熱紅外波段的反射光譜有明顯差異。 在美國、澳大利亞等地，用無人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)并不罕見。比如，美國有種植戶用無人機(jī)監(jiān)測(cè)的麥田銹病情況，從中可以明顯看出哪里是重災(zāi)區(qū)。也有人用無人機(jī)查看苜蓿地里的菟絲子（一種惡性寄生性雜草,主要寄生于苜蓿等豆科作物，苜蓿生長易受到惡性雜草菟絲子的嚴(yán)重危害,常造成苜蓿植株成片死亡），從而能在災(zāi)害大規(guī)模爆發(fā)前做到提早預(yù)防。

三、統(tǒng)計(jì)分析植株數(shù)量和成活率

       無人機(jī)遙感測(cè)繪的另一個(gè)用途是統(tǒng)計(jì)植株數(shù)量。相比于耗時(shí)且只能抽樣調(diào)查的手動(dòng)計(jì)數(shù)，無人機(jī)統(tǒng)計(jì)更加全面，準(zhǔn)確性更高。 據(jù)報(bào)道，2016年6月，基于云計(jì)算的無人機(jī)軟件和制圖解決方案供應(yīng)商Drone Deploy、農(nóng)業(yè)合作分析公司Aglytix和農(nóng)業(yè)技術(shù)公司AgriSens合作，為農(nóng)作物提供生長分析工具，通過農(nóng)作物數(shù)量統(tǒng)計(jì)、農(nóng)作物占地面積來分析當(dāng)前農(nóng)作物是否為最佳生長距離。 在2016年的植物生長季，加利福尼亞北部的一家私人農(nóng)場(chǎng)請(qǐng)來第三方公司為農(nóng)場(chǎng)74英畝的耕地移植了數(shù)萬番茄植株。為了避免該公司沒有嚴(yán)格按照移植數(shù)量收費(fèi)，私人農(nóng)場(chǎng)工作人員利用AgriSens公司的無人機(jī)應(yīng)用軟件快速實(shí)現(xiàn)了數(shù)量統(tǒng)計(jì)。 除此之外，用戶也可以借助無人機(jī)遙感測(cè)繪的硬件和軟件技術(shù)，分析新栽培植株的成苗率，以確定重新栽種方案。     

四、分析土壤屬性

       當(dāng)今，世界農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化大國都在提倡精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，要求根據(jù)土壤性狀,在作物生長過程中調(diào)節(jié)對(duì)作物的要素投入,以最低的投入達(dá)到最高的產(chǎn)出,并高效利用各類農(nóng)業(yè)資源,改善環(huán)境,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。 作為空中監(jiān)測(cè)技術(shù)，農(nóng)業(yè)遙感是推動(dòng)農(nóng)業(yè)走向精準(zhǔn)化的有利手段。農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)主要以作物、土壤為對(duì)象。作物在可見光－近紅外光譜波段中，反射率主要受到作物色素、細(xì)胞結(jié)構(gòu)和含水率的影響，特別是在可見光紅光波段有很強(qiáng)吸收波段，在近紅外波段有很強(qiáng)的反射特性，可以被用來進(jìn)行作物長勢(shì)、作物品質(zhì)、作物病蟲害等方面的監(jiān)測(cè)。土壤可見-近紅外光譜總體反射率相對(duì)較低，在可見光譜波段主要受到土壤有機(jī)質(zhì)、氧化鐵等賦色成分的影響。因此，土壤、作物等地物固有的反射光譜特性是農(nóng)業(yè)遙感的基礎(chǔ)。 

        在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中，有一個(gè)重要的概念叫做歸一化植被指數(shù)。根據(jù)專業(yè)解釋，歸一化植被指數(shù)是反映農(nóng)作物長勢(shì)和營養(yǎng)信息的重要參數(shù)之一，計(jì)算方式是近紅外波段的反射值與紅光波段的反射值之差比上兩者之和。歸一化植被指數(shù)可以為改善作物健康提供參考依據(jù)，比如告訴你農(nóng)田是否需要額外施肥。 

五、自然災(zāi)害后作物受損評(píng)估

        農(nóng)作物的整個(gè)生長發(fā)育過程與氣象息息相關(guān)，氣候變化和災(zāi)害性天氣是直接影響糧食生產(chǎn)和農(nóng)民增收，影響農(nóng)業(yè)的平穩(wěn)快速發(fā)展。不可避免的自然災(zāi)害發(fā)生后，遙感技術(shù)可以用于評(píng)估暴風(fēng)雨和冷凍災(zāi)害后受損情況。 作物遭受冷凍害后，體內(nèi)葉綠素活性會(huì)減弱，對(duì)近紅外光和紅光的敏感度下降會(huì)導(dǎo)致植被指數(shù)發(fā)生變化，因此植被指數(shù)差異分析主要是通過受災(zāi)前后植被指數(shù)的差值來判斷受災(zāi)情況。 在暴風(fēng)雨災(zāi)害中，研究表明，水浸后的植被可見光波段反射增強(qiáng)，近紅外波段減弱。且近紅外波段和熱波段的組合可以識(shí)別水浸和健康谷類作物。 在伊利諾伊州的一場(chǎng)強(qiáng)風(fēng)和強(qiáng)降雨天氣中，該州中部地區(qū)105英畝（613畝）的谷物發(fā)生不同程度損害。無人機(jī)服務(wù)Overhead Ag公司利用無人機(jī)技術(shù)生成災(zāi)后評(píng)估報(bào)告，詳細(xì)標(biāo)出了輕微受損區(qū)、中度受損和重度受損區(qū)，并且計(jì)算出了各自面積和所占比例，讓農(nóng)戶可以直觀的了解災(zāi)后損失情況。   

六、總覽梯田概況

       便于及時(shí)整改 梯田是在坡地上沿等高線分段建造的階梯式農(nóng)田，其是一種重要的水土保持措施，具有保水、保土、保肥的作用。作為坡耕地治理措施的一種，修建梯田可以通過減緩地形坡度、縮短坡長來改變坡面的小地形，進(jìn)而有效治理坡耕地水土流失。所以，及時(shí)獲得梯田的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，可以為梯田建設(shè)成效評(píng)價(jià)、水土流失防止、水土資源合理利用等提供科學(xué)依據(jù)。 利用遙感技術(shù)生成的高分辨率影像對(duì)水土保持進(jìn)行檢測(cè)，有利于提取更詳盡的水土保持措施。利用無人機(jī)生成高程圖可以直觀的看到梯田的整體布局，便于梯田管理者隨挖隨填，及時(shí)整改階地和排水系統(tǒng)。 其實(shí)衛(wèi)星遙感手段已經(jīng)發(fā)展已久，但衛(wèi)星易受到天氣環(huán)境影響，且軌道周期較長。比較而言，無人機(jī)靈活性更強(qiáng)、易部署。相信隨著無人機(jī)平臺(tái)、傳感器和軟件技術(shù)的進(jìn)一步提升，未來無人機(jī)作為衛(wèi)星等其他遙感平臺(tái)的補(bǔ)充手段，可以幫助在農(nóng)業(yè)構(gòu)建起更加完整的監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

智慧農(nóng)業(yè)設(shè)備管控與4G云服務(wù)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生

       隨著無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用，地球影像技術(shù)將在各個(gè)行業(yè)中有令人激動(dòng)的應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)中，利用云計(jì)算和新的機(jī)器視覺算法，無人駕駛飛機(jī)正在降低種植者的成本，提高產(chǎn)量，也為農(nóng)作物植物保護(hù)提供直觀、科技的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為智慧農(nóng)業(yè)設(shè)備管控提供依據(jù)和防治效果檢測(cè)。

         河北省無人機(jī)研發(fā)與應(yīng)用中心是由河北省農(nóng)業(yè)廳、河北省科技工程學(xué)校和河北智飛農(nóng)業(yè)科技有限公司合作成立的“產(chǎn).學(xué).研”機(jī)構(gòu)，三方將充分利用自身優(yōu)勢(shì)，共同開展航空農(nóng)業(yè)植保應(yīng)用領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)、無人機(jī)植保噴施系統(tǒng)、航空植保藥劑效果等應(yīng)用領(lǐng)域的研究；農(nóng)業(yè)航空無人機(jī)噴施技術(shù)的應(yīng)用及合作、專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的技能培訓(xùn)等，共同構(gòu)建學(xué)校的學(xué)習(xí)、研發(fā)、生產(chǎn)基地。在進(jìn)一步提升企業(yè)的創(chuàng)新技術(shù)水平的同時(shí)，促進(jìn)高?？蒲谐晒挠行мD(zhuǎn)換。以智能裝備制造、智慧城市和智慧生活為產(chǎn)業(yè)方向，以智能裝備與技術(shù)創(chuàng)新為特色，開展新一代智能裝備的技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，著力提升中國智造，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)化升級(jí)，提升我國智能裝備產(chǎn)業(yè)在國際的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

      由河北省無人機(jī)研發(fā)與應(yīng)用中心構(gòu)建的《智慧農(nóng)業(yè)設(shè)備管控與4G云服務(wù)平臺(tái)》關(guān)系圖：

      1、站點(diǎn)：

        各地農(nóng)業(yè)合作社，可提供各種農(nóng)作物作業(yè)需求；

      2、衛(wèi)星：

        植保作業(yè)前 利用衛(wèi)星遙感+測(cè)繪無人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行病蟲害、土壤分析等各種監(jiān)測(cè)信息通過4G傳輸，及時(shí)發(fā)送到云網(wǎng)作業(yè)平臺(tái)等待分析；

        植保作業(yè)后 利用衛(wèi)星遙感+測(cè)繪無人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行自然災(zāi)害后作物受損評(píng)估；

      3、云端：

        接收遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并制定特定化農(nóng)作物植保方案，如對(duì)病蟲害病發(fā)輕重程度給予不同藥量的無人機(jī)植保智能防治路徑規(guī)劃，并通過4G傳輸，發(fā)送無人機(jī)植保方案數(shù)據(jù)包到智能農(nóng)業(yè)裝備終端——植保無人機(jī)；

        接收來自農(nóng)機(jī)（植保無人機(jī)）的詳細(xì)作業(yè)信息并進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)，生成農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)報(bào)告，如作業(yè)量統(tǒng)計(jì)、藥量/水量統(tǒng)計(jì)、作業(yè)量時(shí)長統(tǒng)計(jì)等；

      4、農(nóng)機(jī)：

        安裝4G模塊，接收來自云端的智能植保飛行路徑數(shù)據(jù)，操作人員經(jīng)過手機(jī)地面站秘鑰識(shí)別（虹膜或指紋）通過后，執(zhí)行云端的飛行路徑，并操作無人機(jī)起飛切換到無人機(jī)智能自主作業(yè)模式，進(jìn)行無人機(jī)植保施藥工作；待作業(yè)結(jié)束后將飛行軌跡、作業(yè)地點(diǎn)、作業(yè)面積、機(jī)型信息、人員信息等數(shù)據(jù)通過4G傳輸回傳到云網(wǎng)作業(yè)平臺(tái)；