Bezzałogowe statki powietrzne mogą być wyposażone w różnorodne czujniki teledetekcyjne, które mogą uzyskiwać wielowymiarowe i precyzyjne informacje o terenach rolniczych oraz realizować dynamiczne monitorowanie wielu rodzajów informacji o terenach rolniczych. Informacje takie obejmują głównie informacje o rozmieszczeniu przestrzennym upraw (lokalizacja pól uprawnych, identyfikacja gatunków roślin uprawnych, szacowanie obszaru i monitorowanie dynamiczne zmian, ekstrakcja infrastruktury polowej), informacje o wzroście roślin (parametry fenotypowe roślin, wskaźniki odżywcze, plon) oraz czynniki stresowe dla wzrostu roślin (wilgotność pola , szkodniki i choroby) dynamika.
Informacje przestrzenne dotyczące gruntów rolnych
Informacje o lokalizacji przestrzennej gruntów rolnych obejmują współrzędne geograficzne pól i klasyfikacje upraw uzyskane poprzez dyskryminację wizualną lub rozpoznawanie maszynowe. Granice pól można określić na podstawie współrzędnych geograficznych, a także oszacować powierzchnię sadzenia. Tradycyjna metoda digitalizacji map topograficznych jako mapy bazowej do planowania regionalnego i szacowania powierzchni charakteryzuje się niską aktualnością, a różnica między położeniem granicy a stanem rzeczywistym jest ogromna i pozbawiona intuicji, co nie sprzyja wdrażaniu rolnictwa precyzyjnego. Teledetekcja UAV umożliwia uzyskanie w czasie rzeczywistym kompleksowej informacji o lokalizacji przestrzennej pól uprawnych, co ma nieporównywalne zalety metod tradycyjnych. Zdjęcia lotnicze z kamer cyfrowych o wysokiej rozdzielczości umożliwiają identyfikację i określenie podstawowych informacji przestrzennych użytków rolnych, a rozwój technologii konfiguracji przestrzennej poprawia precyzję i głębokość badań informacji o lokalizacji gruntów rolnych oraz poprawia rozdzielczość przestrzenną przy wprowadzaniu informacji o wysokości , która realizuje dokładniejszy monitoring informacji przestrzennej użytków rolnych.
Informacje o wzroście roślin
Wzrost roślin można scharakteryzować na podstawie informacji o parametrach fenotypowych, wskaźnikach żywieniowych i plonie. Parametry fenotypowe obejmują pokrywę roślinną, wskaźnik powierzchni liści, biomasę, wysokość rośliny itp. Parametry te są ze sobą powiązane i łącznie charakteryzują wzrost roślin. Parametry te są ze sobą powiązane i łącznie charakteryzują wzrost roślin oraz są bezpośrednio powiązane z końcowym plonem. Dominują w badaniach monitorowania informacji o gospodarstwach rolnych i przeprowadzono więcej badań.
1) Parametry fenotypowe upraw
Wskaźnik powierzchni liści (LAI) to suma jednostronnej powierzchni zielonych liści na jednostkę powierzchni, która może lepiej scharakteryzować absorpcję i wykorzystanie energii świetlnej przez roślinę i jest ściśle powiązana z akumulacją materiału w roślinie i końcowym plonem. Wskaźnik powierzchni liści jest jednym z głównych parametrów wzrostu roślin monitorowanych obecnie za pomocą teledetekcji UAV. Obliczanie wskaźników wegetacyjnych (wskaźnik wegetacyjny, znormalizowany wskaźnik wegetacyjny, wskaźnik wegetacyjny warunkujący glebę, różnicowy wskaźnik wegetacyjny itp.) na podstawie danych wielospektralnych i ustanawianie modeli regresji na podstawie danych podstawowych jest bardziej dojrzałą metodą odwracania parametrów fenotypowych.
Biomasa nadziemna w późnej fazie wzrostu roślin jest ściśle powiązana zarówno z plonem, jak i jego jakością. Obecnie szacowanie biomasy za pomocą teledetekcji UAV w rolnictwie nadal wykorzystuje głównie dane wielospektralne, wyodrębnia parametry spektralne i oblicza wskaźnik roślinności do modelowania; technologia konfiguracji przestrzennej ma pewne zalety w szacowaniu biomasy.
2) Wskaźniki odżywienia roślin uprawnych
Tradycyjne monitorowanie stanu odżywienia upraw wymaga pobierania próbek z pola i analizy chemicznej w pomieszczeniach w celu zdiagnozowania zawartości składników odżywczych lub wskaźników (chlorofilu, azotu itp.), natomiast teledetekcja UAV opiera się na fakcie, że różne substancje mają specyficzną charakterystykę widmowego odbicia i absorpcji dla diagnoza. Monitorowanie chlorofilu opiera się na tym, że w paśmie światła widzialnego ma dwa silne obszary absorpcji, a mianowicie część czerwoną 640-663 nm i część niebiesko-fioletową 430-460 nm, natomiast absorpcja jest słaba przy 550 nm. Kolor i tekstura liści zmieniają się, gdy w uprawach występuje niedobór, a odkrycie statystycznych cech koloru i tekstury odpowiadających różnym niedoborom i powiązanym właściwościom jest kluczem do monitorowania składników odżywczych. Podobnie jak w przypadku monitorowania parametrów wzrostu, nadal głównym przedmiotem badań jest wybór charakterystycznych pasm, wskaźników wegetacji i modeli prognostycznych.
3) Plony
Zwiększanie plonów jest głównym celem działalności rolniczej, a dokładne szacowanie plonów jest ważne zarówno dla działów decyzyjnych produkcji rolnej, jak i zarządzania. Wielu badaczy próbowało ustalić modele szacowania plonów z większą dokładnością przewidywań poprzez analizę wieloczynnikową.
Wilgotność rolnicza
Wilgotność pól uprawnych jest często monitorowana metodami termicznymi w podczerwieni. Na obszarach o dużej pokrywie roślinnej zamknięcie aparatów szparkowych liści ogranicza utratę wody w wyniku transpiracji, co zmniejsza strumień ciepła utajonego na powierzchni i zwiększa strumień ciepła jawnego na powierzchni, co z kolei powoduje wzrost temperatury korony, która jest uważa się za temperaturę korony rośliny. Ponieważ wskaźnik stresu wodnego odzwierciedlający bilans energetyczny roślin uprawnych może ilościowo określić zależność pomiędzy zawartością wody w uprawie a temperaturą korony, tak temperatura korony uzyskana przez termiczny czujnik podczerwieni może odzwierciedlać stan wilgoci pola uprawnego; gołą glebę lub pokrywę roślinną na małych obszarach, można zastosować do pośredniego odwrócenia wilgotności gleby wraz z temperaturą podpowierzchni, zgodnie z zasadą, że: ciepło właściwe wody jest duże, temperatura ciepła zmienia się powoli, więc Przestrzenny rozkład temperatury podłoża w ciągu dnia może pośrednio znaleźć odzwierciedlenie w rozkładzie wilgotności gleby. Dlatego przestrzenny rozkład dziennej temperatury podpowierzchniowej może pośrednio odzwierciedlać rozkład wilgotności gleby. W monitorowaniu temperatury korony, goła gleba jest ważnym czynnikiem zakłócającym. Niektórzy badacze badali związek między temperaturą gołej gleby a pokryciem gruntów uprawnych, wyjaśnili rozbieżność między pomiarami temperatury korony powodowanej przez gołą glebę a rzeczywistą wartością i wykorzystali skorygowane wyniki do monitorowania wilgotności pól uprawnych w celu poprawy dokładności monitorowania wyniki. W rzeczywistym zarządzaniu produkcją na polach uprawnych w centrum uwagi znajduje się również wyciek wilgoci z pola. Przeprowadzono badania z wykorzystaniem kamer na podczerwień do monitorowania wycieku wilgoci z kanałów nawadniających, dokładność może osiągnąć 93%.
Szkodniki i choroby
Zastosowanie widmowego monitorowania odbicia szkodników i chorób roślin w bliskiej podczerwieni w oparciu o: liście w obszarze bliskiej podczerwieni odbicia przez tkankę gąbczastą i kontrolę tkanki płotu, zdrowe rośliny, te dwie szczeliny tkankowe wypełnione wilgocią i ekspansją , jest dobrym odbłyśnikiem różnego promieniowania; gdy roślina jest uszkodzona, liść ulega uszkodzeniu, tkanka więdnie, ilość wody ulega zmniejszeniu, a odbicie w podczerwieni jest zmniejszone aż do utraty.
Termiczny monitoring temperatury w podczerwieni jest również ważnym wskaźnikiem obecności szkodników i chorób upraw. Rośliny w zdrowych warunkach, głównie poprzez kontrolę otwarcia szparek liściowych i regulację transpiracji, w celu utrzymania stabilności własnej temperatury; w przypadku choroby wystąpią zmiany patologiczne, interakcja patogen - żywiciel w patogenie na roślinie, szczególnie w aspektach związanych z transpiracją, wpływ zdeterminuje wzrost i spadek temperatury porażonej części. Ogólnie rzecz biorąc, wyczuwanie roślin prowadzi do rozregulowania otwarcia aparatów szparkowych, w związku z czym transpiracja jest większa w obszarze chorym niż w obszarze zdrowym. Intensywna transpiracja prowadzi do obniżenia temperatury zakażonego obszaru i większej różnicy temperatur na powierzchni liścia niż na liściu normalnym, aż do pojawienia się na powierzchni liścia nekrotycznych plam. Komórki w obszarze martwicy są całkowicie martwe, transpiracja w tej części zostaje całkowicie utracona, a temperatura zaczyna rosnąć, ale ponieważ reszta liścia zaczyna ulegać infekcji, różnica temperatur na powierzchni liścia jest zawsze wyższa niż w przypadku zdrowa roślina.
Inne informacje
W dziedzinie monitorowania informacji o terenach rolniczych dane teledetekcyjne UAV mają szerszy zakres zastosowań. Można go na przykład wykorzystać do wyodrębnienia opadłego obszaru kukurydzy przy użyciu wielu cech tekstury, odzwierciedlenia poziomu dojrzałości liści na etapie dojrzałości bawełny za pomocą wskaźnika NDVI i wygenerowania map zaleceń dotyczących stosowania kwasu abscysynowego, które mogą skutecznie kierować opryskiem kwasu abscysynowego na bawełnę, aby uniknąć nadmiernego stosowania pestycydów i tak dalej. Zgodnie z potrzebami monitorowania i zarządzania gruntami rolnymi, nieuniknionym trendem przyszłego rozwoju zinformatyzowanego i cyfrowego rolnictwa jest ciągłe eksplorowanie informacji zawartych w danych teledetekcyjnych UAV i poszerzanie obszarów ich zastosowań.
Czas publikacji: 24 grudnia 2024 r