БПЛА можуть мати різноманітні датчики дистанційного зондування, які можуть отримувати багатовимірну високоточну інформацію про сільськогосподарські угіддя та здійснювати динамічний моніторинг кількох типів інформації про сільськогосподарські угіддя. Така інформація в основному включає інформацію про просторовий розподіл культур (локалізація сільськогосподарських угідь, ідентифікація видів культур, оцінка площі та динамічний моніторинг змін, вилучення польової інфраструктури), інформацію про ріст культур (фенотипові параметри культур, показники живлення, урожайність) і фактори стресу росту культур (вологість поля , шкідниками та хворобами) динаміка.
Просторова інформація про сільськогосподарські угіддя
Інформація про просторове розташування сільськогосподарських угідь включає географічні координати полів і класифікацію культур, отриману за допомогою візуального розпізнавання або машинного розпізнавання. Межі поля можна визначити за географічними координатами, а також оцінити площу посіву. Традиційний метод оцифрування топографічних карт як базової карти для регіонального планування та оцінки території має низьку своєчасність, а різниця між розташуванням межі та фактичною ситуацією є величезною та не має інтуїції, що не сприяє впровадженню точного землеробства. Дистанційне зондування БПЛА може отримати вичерпну інформацію про просторове розташування сільськогосподарських угідь у режимі реального часу, що має незрівнянні переваги традиційних методів. Аерофотознімки з цифрових камер високої чіткості можуть реалізувати ідентифікацію та визначення базової просторової інформації сільськогосподарських угідь, а розробка технології просторової конфігурації покращує точність і глибину дослідження інформації про місцезнаходження сільськогосподарських угідь, а також покращує просторову роздільну здатність при введенні інформації про висоту. , що реалізує більш тонкий моніторинг просторової інформації сільськогосподарських угідь.
Інформація про ріст культур
Ріст сільськогосподарських культур можна охарактеризувати інформацією про фенотипові показники, показники поживності та врожайність. Фенотипові параметри включають рослинний покрив, індекс площі листя, біомасу, висоту рослин тощо. Ці параметри взаємопов’язані і в сукупності характеризують ріст культури. Ці параметри взаємопов’язані і в сукупності характеризують ріст культури та безпосередньо пов’язані з кінцевою врожайністю. Вони домінують у дослідженнях моніторингу інформації про ферми, і було проведено більше досліджень.
1) Фенотипові параметри культури
Індекс площі листя (LAI) — це сума односторонньої площі зеленого листя на одиницю площі поверхні, яка може краще характеризувати поглинання та використання світлової енергії культурою та тісно пов’язана з накопиченням матеріалу культурою та кінцевим урожаєм. Індекс площі листя є одним із основних параметрів росту сільськогосподарських культур, які зараз контролюються за допомогою БПЛА. Розрахунок вегетаційних індексів (коефіцієнт вегетаційного індексу, нормалізований вегетаційний індекс, індекс рослинності для кондиціонування ґрунту, індекс вегетації різниці тощо) з мультиспектральними даними та встановлення регресійних моделей із наземними істинними даними є більш зрілим методом інвертування фенотипових параметрів.
Надземна біомаса на пізній стадії росту сільськогосподарських культур тісно пов’язана як з урожаєм, так і з якістю. На даний момент оцінка біомаси за допомогою дистанційного зондування БПЛА в сільському господарстві все ще переважно використовує мультиспектральні дані, виділяє спектральні параметри та обчислює індекс рослинності для моделювання; технологія просторової конфігурації має певні переваги в оцінці біомаси.
2) Показники поживності культур
Традиційний моніторинг стану живлення сільськогосподарських культур вимагає відбору польових проб і хімічного аналізу в приміщенні для діагностики вмісту поживних речовин або індикаторів (хлорофілу, азоту тощо), тоді як дистанційне зондування БПЛА базується на тому, що різні речовини мають специфічні спектральні характеристики відбиття-поглинання для діагностика. Хлорофіл контролюється на основі того факту, що він має дві області сильного поглинання у смузі видимого світла, а саме червону частину 640-663 нм і синьо-фіолетову частину 430-460 нм, тоді як поглинання є слабким при 550 нм. Характеристики кольору та текстури листя змінюються, коли культури мають дефіцит, і виявлення статистичних характеристик кольору та текстури, що відповідають різним недолікам та пов’язаним властивостям, є ключем до моніторингу поживних речовин. Подібно до моніторингу параметрів росту, вибір характерних смуг, вегетаційних індексів і прогнозних моделей залишається основним змістом дослідження.
3) Урожайність сільськогосподарських культур
Підвищення врожайності є основною метою сільськогосподарської діяльності, а точна оцінка врожайності важлива як для сільськогосподарського виробництва, так і для підрозділів, які приймають управлінські рішення. Численні дослідники намагалися створити моделі оцінки врожайності з вищою точністю прогнозування за допомогою багатофакторного аналізу.
Сільськогосподарська вологість
Вологість сільськогосподарських угідь часто контролюють тепловими інфрачервоними методами. У районах із високим рослинним покривом закриття продихів листя зменшує втрату води через транспірацію, що зменшує потік прихованого тепла на поверхні та збільшує потік відчутного тепла на поверхні, що, у свою чергу, спричиняє підвищення температури крони, що є вважається температура рослинного покрову. Індекс водного стресу, який відображає енергетичний баланс культури, може кількісно визначити зв’язок між вмістом води в культурі та температурою рослинного покрову, тому температура пологу, отримана тепловим інфрачервоним датчиком, може відображати стан вологості сільськогосподарської землі; голий ґрунт або рослинний покрив на невеликих ділянках можна використовувати для опосередкованого інвертування вологи ґрунту з температурою підземної поверхні, що є принципом, що: питома теплоємність води велика, температура тепла змінюється повільно, тому просторовий розподіл температури приземного шару протягом доби може опосередковано відображатися на розподілі грунтової вологи. Тому просторовий розподіл денної приповерхневої температури може опосередковано відображати розподіл вологи в ґрунті. У моніторингу температури навісу оголений ґрунт є важливим фактором перешкод. Деякі дослідники вивчали взаємозв’язок між температурою оголеного ґрунту та ґрунтовим покривом посівів, з’ясували різницю між вимірюваннями температури ґрунту, спричиненими оголеним ґрунтом, і справжнім значенням, і використали виправлені результати в моніторингу вологості сільськогосподарських угідь, щоб підвищити точність моніторингу. результати. У фактичному управлінні виробництвом сільськогосподарських угідь витоки вологи в полі також є центром уваги. Були проведені дослідження з використанням інфрачервоних зображень для моніторингу витоків вологи в каналах зрошення, точність може досягати 93%.
Шкідники та хвороби
Використання ближнього інфрачервоного спектрального відбивного моніторингу шкідників і хвороб рослин, засноване на: листя в ближньому інфрачервоному діапазоні відбиття тканиною губки та контролем тканини огорожі, здорові рослини, ці два проміжки тканини заповнені вологою та розширенням , є хорошим відбивачем різного випромінювання; коли рослина пошкоджена, листок пошкоджений, тканина в'яне, вода зменшується, інфрачервоне відображення зменшується до втрати.
Тепловий інфрачервоний моніторинг температури також є важливим індикатором шкідників і хвороб сільськогосподарських культур. Рослини в здорових умовах, головним чином через контроль відкриття та закриття листків, регуляцію транспірації, щоб підтримувати стабільність власної температури; у разі захворювання відбудуться патологічні зміни, взаємодія патогена та господаря у патогені на рослині, особливо на аспектах, пов’язаних з транспірацією, визначатиме підвищення та зниження температури зараженої частини. Загалом чутливість рослин призводить до дерегуляції відкриття продихів, і, отже, транспірація вища в ураженій зоні, ніж у здоровій. Інтенсивна транспірація призводить до зниження температури зараженої ділянки та більшої різниці температур на поверхні листя, ніж на нормальному листі, до появи некротичних плям на поверхні листка. Клітини в некротичній зоні повністю мертві, транспірація в цій частині повністю втрачена, і температура починає підвищуватися, але оскільки решта листя починає заражатися, різниця температур на поверхні листка завжди вища, ніж у здорова рослина.
Інша інформація
У сфері інформаційного моніторингу сільськогосподарських угідь дані дистанційного зондування БПЛА мають ширший спектр застосування. Наприклад, його можна використовувати для вилучення опалих ділянок кукурудзи за допомогою різноманітних особливостей текстури, відображення рівня зрілості листя на стадії зрілості бавовнику за допомогою індексу NDVI та створення карт рецептів застосування абсцизової кислоти, які можуть ефективно керувати розпиленням абсцизової кислоти на бавовні, щоб уникнути надмірного застосування пестицидів тощо. Відповідно до потреб моніторингу та управління сільськогосподарськими угіддями, для майбутнього розвитку інформатизованого та оцифрованого сільського господарства є неминучою тенденцією постійно досліджувати інформацію даних дистанційного зондування БПЛА та розширювати сфери її застосування.
Час публікації: 24 грудня 2024 р