БПЛА могут нести различные датчики дистанционного зондирования, которые могут получать многомерную высокоточную информацию о сельскохозяйственных угодьях и осуществлять динамический мониторинг различных типов информации о сельскохозяйственных угодьях. Такая информация в основном включает в себя информацию о пространственном распределении сельскохозяйственных культур (локализация сельскохозяйственных угодий, идентификация видов сельскохозяйственных культур, оценка площади и мониторинг динамики изменений, извлечение информации о полевой инфраструктуре), информацию о росте сельскохозяйственных культур (фенотипические параметры сельскохозяйственных культур, показатели питания, урожайность) и факторы стресса роста сельскохозяйственных культур (влажность поля). , вредители и болезни) динамика.
Пространственная информация о сельскохозяйственных угодьях
Информация о пространственном местоположении сельскохозяйственных угодий включает географические координаты полей и классификации культур, полученные посредством визуального распознавания или машинного распознавания. Границы поля можно определить по географическим координатам, а также оценить площадь посадок. Традиционный метод оцифровки топографических карт в качестве базовой карты для регионального планирования и оценки площади имеет низкую своевременность, а разница между расположением границы и реальной ситуацией огромна и лишена интуиции, что не способствует внедрению точного земледелия. Дистанционное зондирование с помощью БПЛА позволяет получать полную информацию о пространственном местоположении сельскохозяйственных угодий в режиме реального времени, что обладает несравненными преимуществами традиционных методов. Аэрофотоснимки с цифровых камер высокой четкости могут реализовать идентификацию и определение базовой пространственной информации о сельскохозяйственных угодьях, а разработка технологии пространственной конфигурации повышает точность и глубину исследования информации о местоположении сельскохозяйственных угодий, а также улучшает пространственное разрешение при вводе информации о высоте. , который реализует более точный мониторинг пространственной информации о сельскохозяйственных угодьях.
Информация о росте урожая
Рост сельскохозяйственных культур можно охарактеризовать информацией о фенотипических параметрах, показателях питания и урожайности. К фенотипическим параметрам относятся растительный покров, индекс площади листьев, биомасса, высота растений и др. Эти параметры взаимосвязаны и в совокупности характеризуют рост сельскохозяйственных культур. Эти параметры взаимосвязаны и в совокупности характеризуют рост сельскохозяйственных культур и напрямую связаны с конечной урожайностью. Они доминируют в исследованиях по мониторингу информации о фермах, и было проведено больше исследований.
1) Фенотипические параметры сельскохозяйственных культур
Индекс площади листьев (LAI) представляет собой сумму площади односторонних зеленых листьев на единицу площади поверхности, которая может лучше характеризовать поглощение и использование световой энергии культурой и тесно связана с накоплением материала культурой и конечным выходом. Индекс площади листьев является одним из основных параметров роста сельскохозяйственных культур, которые в настоящее время отслеживаются с помощью дистанционного зондирования БПЛА. Расчет индексов растительности (индекс вегетации, нормализованный индекс вегетации, индекс вегетации, обусловленный почвой, индекс разности вегетации и т. д.) с использованием мультиспектральных данных и создание регрессионных моделей с использованием наземных данных является более зрелым методом инвертирования фенотипических параметров.
Надземная биомасса на поздней стадии роста сельскохозяйственных культур тесно связана как с урожайностью, так и с качеством. В настоящее время оценка биомассы с помощью дистанционного зондирования БПЛА в сельском хозяйстве по-прежнему в основном использует мультиспектральные данные, извлекает спектральные параметры и рассчитывает индекс растительности для моделирования; Технология пространственной конфигурации имеет определенные преимущества при оценке биомассы.
2) Показатели питания сельскохозяйственных культур
Традиционный мониторинг состояния питания сельскохозяйственных культур требует отбора проб в полевых условиях и химического анализа в помещении для диагностики содержания питательных веществ или индикаторов (хлорофилла, азота и т. д.), в то время как дистанционное зондирование с помощью БПЛА основано на том факте, что различные вещества обладают специфическими спектральными характеристиками отражения-поглощения для диагноз. Хлорофилл контролируется на основании того, что он имеет две сильные области поглощения в видимом диапазоне света, а именно красную часть 640-663 нм и сине-фиолетовую часть 430-460 нм, тогда как поглощение слабое при 550 нм. Характеристики цвета и текстуры листьев изменяются, когда культурам не хватает питательных веществ, и обнаружение статистических характеристик цвета и текстуры, соответствующих различным недостаткам и связанным с ними свойствам, является ключом к мониторингу питательных веществ. Как и мониторинг параметров роста, выбор характерных полос, вегетационных индексов и моделей прогнозирования по-прежнему остается основным содержанием исследования.
3) Урожайность урожая
Повышение урожайности сельскохозяйственных культур является основной целью сельскохозяйственной деятельности, и точная оценка урожайности важна как для сельскохозяйственного производства, так и для подразделений, принимающих управленческие решения. Многие исследователи пытались создать модели оценки урожайности с более высокой точностью прогноза посредством многофакторного анализа.
Сельскохозяйственная влага
Влажность сельскохозяйственных угодий часто контролируется с помощью тепловых инфракрасных методов. На участках с высоким растительным покровом закрытие устьиц листьев уменьшает потери воды за счет транспирации, что уменьшает поток скрытого тепла у поверхности и увеличивает поток явного тепла у поверхности, что, в свою очередь, вызывает повышение температуры полога, что приводит к увеличению температуры полога. считается температурой кроны растения. Поскольку индекс водного стресса, отражающий энергетический баланс сельскохозяйственных культур, может количественно определять взаимосвязь между содержанием воды в сельскохозяйственных культурах и температурой кроны, то и температура кроны, полученная с помощью теплового инфракрасного датчика, может отражать состояние влажности сельскохозяйственных угодий; голая почва или растительный покров на небольших участках может использоваться для косвенного изменения влажности почвы с температурой недр, что является принципом: удельная теплота воды велика, температура тепла меняется медленно, поэтому Пространственное распределение температуры недр в течение суток может косвенно отражаться на распределении почвенной влаги. Следовательно, пространственное распределение дневной подземной температуры может косвенно отражать распределение влаги в почве. При мониторинге температуры полога голая почва является важным фактором помех. Некоторые исследователи изучили взаимосвязь между температурой голой почвы и почвенным покровом сельскохозяйственных культур, выяснили разницу между измерениями температуры полога, вызванной голой почвой, и истинным значением, а также использовали скорректированные результаты при мониторинге влажности сельскохозяйственных угодий для повышения точности мониторинга. результаты. При фактическом управлении производством сельскохозяйственных угодий утечка влаги на полях также находится в центре внимания. Были проведены исследования с использованием инфракрасных тепловизоров для мониторинга утечки влаги в оросительных каналах, точность может достигать 93%.
Вредители и болезни
Использование ближнего инфракрасного спектрального мониторинга отражения вредителей и болезней растений на основе: листьев в ближней инфракрасной области отражения от губчатой ткани и контроля ткани забора, здоровых растений, этих двух тканевых промежутков, заполненных влагой и расширяющихся. , является хорошим отражателем различных излучений; когда растение повреждено, повреждается лист, ткань увядает, количество воды уменьшается, инфракрасное отражение уменьшается до тех пор, пока оно не потеряется.
Тепловой инфракрасный мониторинг температуры также является важным индикатором наличия вредителей и болезней сельскохозяйственных культур. Растения в здоровых условиях, в основном за счет контроля открытия и закрытия устьиц листьев, регулирования транспирации, для поддержания стабильности собственной температуры; В случае заболевания произойдут патологические изменения, взаимодействие возбудитель-хозяин при возбудителе на растении, особенно по аспектам воздействия, связанным с транспирацией, будет определять зараженную часть повышения и понижения температуры. В целом, зондирование растений приводит к нарушению регуляции устьичного отверстия, и, таким образом, транспирация в больной зоне выше, чем в здоровой. Активная транспирация приводит к снижению температуры зараженного участка и более высокому перепаду температур на поверхности листа, чем у нормального листа, вплоть до появления некротических пятен на поверхности листа. Клетки в некротическом участке полностью отмирают, транспирация в этой части полностью теряется, и температура начинает повышаться, но из-за того, что остальная часть листа начинает заражаться, разница температур на поверхности листа всегда выше, чем у здоровое растение.
Другая информация
В области мониторинга информации о сельскохозяйственных угодьях данные дистанционного зондирования БПЛА имеют более широкий спектр применения. Например, его можно использовать для извлечения упавшей области кукурузы с использованием нескольких особенностей текстуры, отражения уровня зрелости листьев на стадии зрелости хлопка с помощью индекса NDVI и создания карт предписаний по применению абсцизовой кислоты, которые могут эффективно направлять распыление абсцизовой кислоты. на хлопке, чтобы избежать чрезмерного применения пестицидов и так далее. В соответствии с потребностями мониторинга и управления сельскохозяйственными угодьями неизбежной тенденцией будущего развития информатизированного и оцифрованного сельского хозяйства является постоянное изучение информации, полученной с помощью данных дистанционного зондирования БПЛА, и расширение областей ее применения.
Время публикации: 24 декабря 2024 г.