农业无人机技术在国内外的应用现状

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1、农业无人机技术在国内外的应用现状　　引言　　作为一个农业大国，我国农业面临着农业体系庞大、人口不断增长、农产品供给安全等问题。我国部分的农业种植仍维持在靠天吃饭、人力改良有限的阶段，拥有大面积土地的种植户已逐渐向机械化种植转变，而以国有农场为代表的种植集体，已经开始向农业现代化、农业信息化发展，对农业高新技术的需求已提上日程。　　农情遥感技术是以卫星或无人机为载体、以遥感技术为主体对农业生产进行实时、全面的监测分析的技术。将无人机技术及遥感技术引用到农业中是一个极为成功的领域交叉合作，低空无人机可以弥补传统监测设备的作业

2、范围小、实时监测难等问题，又弥补了卫星遥感的工作成本高、受天气状况影响较大等问题;而遥感技术的应用则使无人机实现了对目标实时定量、定性、定位的描述分析，以此获得的农田数据可以帮助农田管理者做到变量投入，减少农药化肥使用，从而进一步解决我国耕地面积少、水资源短缺、环境压力大等问题。　　为此，本文将从国内外农业领域无人机应用及我们现有的农用无人机监测手段出发，对无人机在农业中的应用进展进行阐述。　　1农业无人机技术在国外的应用现状　　现有农业无人机技术在国外已经成为农田监测的中坚力量，作业中大量无人机监测、作业手段的应用已极

3、大地加快了国外精准农业、信息化农业的发展。　　1．1农田植被数据监测　　2002年，美国宇航局的Pathfinder－Plus太阳能无人机驾驶飞行器应用在Kauai咖啡公司的1500hm2种植区，其搭载高分辨率彩色多光谱成像仪，拍摄到的图像实时传输到计算机，进行加强和分析，以监督杂草爆发、暴露灌溉及施肥异常等情况。太阳能无人驾驶飞机的特点是时效性好、作业成本低、安全性高，联合全球卫星定位系统(GPS)及全球地理信息系统(GIS)的使用使效益大大提高，在提高产量、质量的同时可控制成本。　　在西班牙，已有开始使用无人飞行器搭

4、载光谱设备，测试在400～800nm光谱区内叶片的胡萝卜素含量。2013年，JoséManuelPen～amail使用无人机携带近红外多光谱相机对玉米田的杂草覆盖率进行分析。　　实验表明，使用无人机采集到的远程光谱图像是常规机载图像及卫星图像无法比拟的。其生成了一个杂草的X络结构，对杂草覆盖的估计图像分析取得了令人满意的结果。经过计算机分析，得到了当年除草剂的合理使用分析结果，并进行了除草剂的需求和总体成本提前管理操作。　　　　1．2农田土壤分析及规划　　近些年，国外对无人机在土壤监测分析中的价值日益重视。

5、采用无人机对土壤监测分析减少了种植过程中的不必要困难，对农业种植的前期规划起到了至关重要的作用。21世纪初期，法国学者AmélieQuiquerez使用无人飞行器监测农田土壤表面特征对环境侵蚀的影响，描述了一种新的方法来映射5cm的空间分辨率下土壤表面结构，联合无人机图像分类获得非常高的空间分辨率与当地土壤采样，为土壤模式和栽培山坡水土流失分析的描述提供了新的见解。　　这种方式已经应用于Burgundy葡萄园，现在已有近10年的土壤侵蚀数据可用。　　1．3农田喷洒方面的研究　　20世纪90年代，日本开始将遥

6、控直升机用于果树、大田作物和蔬菜的农药喷施作业中，从而实现了合理施肥，保证了农作物品质。自1990年日本千山公司推出了第1款用于喷洒农药的无人机之后，由于其尺寸小、作业灵活、喷洒效果好，极其适应日本的农业种植面积小、地块分散的特点，因此无人机喷洒作业已在日本广泛使用并取得良好效果。研究证明，无人机喷洒农药具有其他喷洒方式不具备的优势，如液滴雾化程度高、雾滴流场的输运特性独特、雾滴穿透性好等。目前，发达国家对无人机喷洒农药的特点主要在两方面:一是建立雾滴的分布数学模型;二是无人机利用GPS进行精确作业规划，最终实施精确施药

7、且防止漏喷、重喷现象的发生。例如，AGDISP软件可以细致地模拟航空喷雾的整个过程，还可以模拟蒸发速度、风速以及雾滴尺寸和气流对沉降效果的影响，加拿大把这个软件应用于植物保护等方面的研究。　　2农业无人机技术在国内的应用现状　　近些年，我国也开始在农业领域应用无人机作业，在农业保险赔付、小面积农田的农药喷施、农情监测等方面都取得了一定的进展。目前，依据现有农情需求，我国着力发展低空无人机遥感监测系统，弥补我国农业领域内对农田实时监测的不足。　　2．1无人机土壤湿度监测　　　　土壤湿度是水文、生态、农业等方面研究的重要指标

8、，它直接地控制着陆面和大气之间水分及热量的输送和平衡。监测区域土壤湿度有利于控制区域内的水涝、干旱及农作物生态长势评估。传统的土壤湿度监测站不能满足大面积、长期的土壤湿度动态实时监测的要求，限制了其在农业信息化、自动化方面的发展及应用，而光学设备在高空中会受到云层的阻碍，使高空飞行设备的应用受到了限制，因此无人机的应