Drönare kan bära en mängd olika fjärranalyssensorer, som kan erhålla flerdimensionell, högprecisionsinformation om jordbruksmark och genomföra dynamisk övervakning av flera typer av jordbruksmarksinformation. Sådan information inkluderar huvudsakligen information om grödors geografiska utbredning (jordbruksmarkslokalisering, identifiering av grödarter, arealuppskattning och dynamisk övervakning av förändringar, utvinning av fältinfrastruktur), information om grödors tillväxt (fenotypiska parametrar för grödor, näringsindikatorer, avkastning) och dynamik hos grödors tillväxtstressfaktorer (fältfuktighet, skadedjur och sjukdomar).
Jordbruksmarkens rumsliga information
Rumslig platsinformation för jordbruksmark inkluderar geografiska koordinater för fält och grödklassificeringar som erhållits genom visuell urskiljning eller maskinigenkänning. Fältgränserna kan identifieras med geografiska koordinater, och planteringsarealen kan också uppskattas. Den traditionella metoden att digitalisera topografiska kartor som baskarta för regional planering och arealuppskattning har dålig aktualitet, och skillnaden mellan gränspositionen och den faktiska situationen är enorm och saknar intuition, vilket inte bidrar till implementeringen av precisionsjordbruk. UAV-fjärranalys kan erhålla omfattande rumslig platsinformation för jordbruksmark i realtid, vilket har de ojämförliga fördelarna med traditionella metoder. Flygbilder från digitalkameror med hög upplösning kan realisera identifiering och bestämning av grundläggande rumslig information om jordbruksmark, och utvecklingen av rumslig konfigurationsteknik förbättrar precisionen och djupet i forskningen om information om jordbruksmarks plats, och förbättrar den rumsliga upplösningen samtidigt som höjdinformation introduceras, vilket möjliggör finare övervakning av rumslig information om jordbruksmark.
Information om grödans tillväxt
Grödors tillväxt kan karakteriseras genom information om fenotypiska parametrar, näringsindikatorer och avkastning. Fenotypiska parametrar inkluderar vegetationstäcke, bladareaindex, biomassa, planthöjd etc. Dessa parametrar är sammanhängande och karaktäriserar tillsammans grödors tillväxt. Dessa parametrar är sammanhängande och karaktäriserar tillsammans grödors tillväxt och är direkt relaterade till slutavkastningen. De är dominerande inom forskning om övervakning av jordbruksinformation och fler studier har genomförts.
1) Fenotypiska parametrar för grödor
Bladyteindex (LAI) är summan av den ensidiga gröna bladytan per ytenhet, vilket bättre kan karakterisera grödans absorption och utnyttjande av ljusenergi, och är nära relaterat till grödans materialackumulering och slutliga avkastning. Bladyteindex är en av de viktigaste grödotillväxtparametrarna som för närvarande övervakas med UAV-fjärranalys. Att beräkna vegetationsindex (kvotvegetationsindex, normaliserat vegetationsindex, jordförädlingsvegetationsindex, differensvegetationsindex, etc.) med multispektrala data och etablera regressionsmodeller med markdata är en mer mogen metod för att invertera fenotypiska parametrar.
Biomassa ovan jord i grödors sena tillväxtstadium är nära relaterad till både avkastning och kvalitet. För närvarande använder biomassauppskattning med hjälp av UAV-fjärranalys inom jordbruket fortfarande mestadels multispektrala data, extraherar spektralparametrar och beräknar vegetationsindex för modellering; spatial konfigurationsteknik har vissa fördelar vid biomassauppskattning.
2) Näringsindikatorer för grödor
Traditionell övervakning av grödors näringsstatus kräver fältprovtagning och kemisk analys inomhus för att diagnostisera innehållet av näringsämnen eller indikatorer (klorofyll, kväve, etc.), medan UAV-fjärranalys baseras på det faktum att olika ämnen har specifika spektrala reflektans-absorptionsegenskaper för diagnos. Klorofyll övervakas baserat på det faktum att det har två starka absorptionsregioner i det synliga ljusbandet, nämligen den röda delen av 640-663 nm och den blåvioletta delen av 430-460 nm, medan absorptionen är svag vid 550 nm. Bladens färg- och texturegenskaper förändras när grödor har brister, och att upptäcka de statistiska egenskaperna för färg och textur som motsvarar olika brister och relaterade egenskaper är nyckeln till näringsövervakning. I likhet med övervakningen av tillväxtparametrar är valet av karakteristiska band, vegetationsindex och prediktionsmodeller fortfarande huvudinnehållet i studien.
3) Grödans avkastning
Att öka skörden är huvudmålet för jordbruksverksamhet, och noggrann uppskattning av avkastning är viktig för både jordbruksproduktion och beslutsfattande avdelningar. Många forskare har försökt etablera avkastningsuppskattningsmodeller med högre prediktionsnoggrannhet genom multifaktoranalys.
Jordbruksfuktighet
Jordbruksmarkens fukthalt övervakas ofta med termiska infraröda metoder. I områden med hög vegetationstäckning minskar stängningen av bladens klyvöppningar vattenförlusten på grund av transpiration, vilket minskar det latenta värmeflödet vid ytan och ökar det sensibla värmeflödet vid ytan, vilket i sin tur orsakar en ökning av trädkronans temperatur, vilket anses vara temperaturen i växtkronan. Eftersom vattenstressindexet kan kvantifiera förhållandet mellan grödans vattenhalt och trädkronans temperatur genom att återspegla grödans energibalans, kan trädkronans temperatur som erhålls med den termiska infraröda sensorn återspegla jordbruksmarkens fuktstatus. Bar jord eller vegetationstäcke i små områden kan användas för att indirekt invertera markfuktigheten med temperaturen i underlaget, vilket är principen att: om vattnets specifika värme är stort, förändras värmetemperaturen långsamt, så den rumsliga fördelningen av temperaturen i underlaget under dagen kan indirekt återspeglas i fördelningen av markfuktigheten. Därför kan den rumsliga fördelningen av dagtemperaturen i underlaget indirekt återspegla fördelningen av markfuktigheten. Vid övervakning av trädkronans temperatur är bar jord en viktig interferensfaktor. Vissa forskare har studerat sambandet mellan barmarkstemperatur och grödans marktäcke, klargjort skillnaden mellan kronans temperaturmätningar orsakade av barmark och det verkliga värdet, och använt de korrigerade resultaten i övervakningen av jordbruksmarkens fuktighet för att förbättra noggrannheten i övervakningsresultaten. I den faktiska jordbruksproduktionshanteringen är fuktläckage från åkrar också i fokus, det har gjorts studier som använt infraröda bilder för att övervaka fuktläckage från bevattningskanaler, noggrannheten kan nå 93 %.
Skadedjur och sjukdomar
Användningen av nära-infraröd spektralreflektansövervakning av växtskadegörare och sjukdomar, baserat på: bladen i det nära-infraröda området av reflektionen från svampvävnaden och staketvävnadskontroll, friska växter, dessa två vävnadsluckor fyllda med fukt och expansion, är en bra reflektor av olika strålning; när växten är skadad skadas bladen, vävnaden vissnar, vattnet minskar, den infraröda reflektionen minskar tills den går förlorad.
Termisk infraröd temperaturövervakning är också en viktig indikator på skadedjur och sjukdomar i grödor. Växter i friska förhållanden, främst genom att kontrollera bladens klyvöppning och stängning av transpirationsreglering, bibehåller stabiliteten i sin egen temperatur. Vid sjukdom kommer patologiska förändringar att inträffa, och patogen-värdinteraktioner i patogenen på växten, särskilt de transpirationsrelaterade aspekterna av påverkan, kommer att avgöra temperaturökningen och -minskningen i den angripna delen. I allmänhet leder växtavkänning till en avreglering av klyvöppningen, och därmed är transpirationen högre i det sjuka området än i det friska området. Den kraftiga transpirationen leder till en minskning av temperaturen i det infekterade området och en högre temperaturskillnad på bladytan än i det normala bladet tills nekrotiska fläckar uppträder på bladytan. Cellerna i det nekrotiska området är helt döda, transpirationen i den delen är helt förlorad och temperaturen börjar stiga, men eftersom resten av bladet börjar bli infekterat är temperaturskillnaden på bladytan alltid högre än för en frisk växt.
Övrig information
Inom området övervakning av jordbruksmark har fjärranalysdata från drönare ett bredare användningsområde. Till exempel kan de användas för att extrahera fallna majsarealer med hjälp av flera texturegenskaper, återspegla mognadsnivån hos löv under bomullsmognadstadiet med hjälp av NDVI-index och generera kartor över applicering av abscisinsyra som effektivt kan vägleda sprutning av abscisinsyra på bomull för att undvika överdriven applicering av bekämpningsmedel, och så vidare. I enlighet med behoven inom jordbruksövervakning och förvaltning är det en oundviklig trend för den framtida utvecklingen av informatiserat och digitaliserat jordbruk att kontinuerligt utforska informationen från fjärranalysdata från drönare och utöka dess tillämpningsområden.
Publiceringstid: 24 december 2024