农业无人机技术在国内外的应用现状,农业机械化论文

农业无人机技术在国内外的应用现在状况,农业机械化论文作为一个农业大国，我们国家农业面临着农业体系庞大、人口不断增长、农产品供应安全等问题。我们国家部分的农业种植仍维持在靠天吃饭、人力改进有限的阶段，拥有大面积土地的种植户已逐步向机械化种植转变，而以国有农场为代表的种植集体，已经开场向农业当代化、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穿插合作，低空无人机能够弥补传统监测设备的作业范围小、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的实时定量、定性、定位的描绘叙述分析，以此获得的农田数据能够帮助农田管理者做到变量投入，减少农药化肥使用，进而进一步解决我们国家耕地面积少、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在状况现有农业无人机技术在国外已经成为农田监测的中坚气力，作业中大量无人机监测、作业手段的应用已极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，已有开场使用无人飞行器搭载光谱设备，测试在400～800nm光谱区内叶片的胡萝卜素含量。2020年，JosManuelPen～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。实验表示清楚，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较的。其生成了一个杂草的网络构造，对杂草覆盖的估计图像分析获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早管理操作。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。采用无人机对土壤监测分析减少了种植经过中的不必要困难，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AmlieQuiquerez使用无人飞行器监测农田土壤外表特征对环境侵蚀的影响，描绘叙述了一种新的方式方法来映射5cm的空间分辨率下土壤外表构造，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，为土壤形式和栽培山坡水土流失分析的描绘叙述提供了新的见解。这种方式已经应用于Burgundy葡萄园，如今已有近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，日本开场将遥控直升机用于果树、大田作物和蔬菜的农药喷施作业中，进而实现了合理施肥，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、作业灵敏、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，因而无人机喷洒作业已在日本广泛使用并获得良好效果。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。当前，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进行精到准确作业规划，最终施行精到准确施药且防止漏喷、重喷现象的发生。例如，AGDISP软件能够细致地模拟航空喷雾的整个经过，还能够模拟蒸发速度、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卫等方面的研究。2农业无人机技术在国内的应用现在状况近些年，我们国家也开场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、农情监测等方面都获得了一定的进展。当前，根据现有农情需求，我们国家着力发展低空无人机遥感监测系统，弥补我们国家农业领域内对农田实时监测的缺乏。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，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知足大面积、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遭到云层的阻碍，使高空飞行设备的应用遭到了限制，因而无人机的应用成为了解决问题的关键。无人机搭载可见光－近红外光设备作为检测手段，通过比照图像的各种空间分析特性，得到提高土壤湿度与包含信息的相关系数，保证了所建立的模型的高准确性，完成了土壤湿度的合理化监测。使用无人机进行土壤湿度监测具有成本低、时效性好、方便携带等多方面优点，在我们国家土地辽阔、地形类别复杂的前提下具有很好的实用价值。2．2无人机在农田喷洒方面的研究近年来，我们国家农田航空喷洒也逐步引入了无人机，在20世纪50年代开场了航空农业喷洒的研究及应用，主要对森林、农垦区进行大规模的农田喷洒作业。我们国家拥有农用有人驾驶固定翼喷洒飞机140余架、直升机60余架，但仍有较多地区不合适使用大型有人喷洒飞机，使无人机喷洒成了一个新兴的农用设备产业。固然农业用喷洒无人机在我们国家仍处于刚刚起步的阶段，但喷洒无人机的应用将成为近年来发展最快的一个新兴领域。2．3无人机在植被覆盖度方面的监测研究植被覆盖度是描绘叙述地表植被分布的重要参数，在分析植被覆盖参数、评价区域内生态环境方面具有重要意义，对指导农作物生产具有极高的预测价值。随着我们国家精准农业的推广及发展，依靠遥感检测农作物覆盖率变化已成为一个具有重要意义的监测手段。卫星光学遥感和人工地面采集数字影像作为我们国家的植被覆盖统计工作的通常做法，存在着易受云层遮挡的缺陷，且成本较高;而人工地面采集数字影像在受天气影响的同时又无法知足空间分辨率及时间分辨率的要求，在大面积范围应用时耗时耗力、效率较低。低空无人机的出现很好地弥补了卫星遥感的缺乏，提高了人工地面采集数字影响的效率，减少了人工及时间的浪费，提高了植被覆盖率监测的准确性。我们国家已将无人机监测植被覆盖率的手段应用到了冬小麦的覆盖率研究工作中，得到的数据即可监测冬小麦的覆盖率变化，又能够针对研究区域动态获取植被指数的阈值。2．4无人机在农业其他领域中的应用将无人机应用到农业保险赔付中，解决了农业保险赔付中勘察定损难、缺少时效性等问题，大大提高了勘察工作的速度，节约了大量的人力物力，在提高效率的同时确保了农田赔付勘察的准确性。农场管理规划系统也是农田生产中一个重要的组成部分。在现有的管理监测方式中，分为以有线技术搭建的传感器监测系统及以无线技术搭建的监测系统两种。无线监测系统较有线系统相比具有监测、传输距离长的优点，但在大型农场中做到大面积监测仍需要极高的设备成本。相比而言，无人机飞行平台搭载CCD相机、近红外设备与地面基站组成的低空监测系统，成本低、监测面积更大、全面性更强，配合地面实时监测传感器，能够使农场的管理愈加立体化，具有更好的实用性及经济性，是将来农业管理的新方向。我们国家农业生产中，无人机作为监测手段及获取信息的工具已经扮演了越来越重要的角色，在农业中的发展趋势已使农业生产经过向信息化、自动化、时效化发展，所提供的农业参数也将不断地服务于我们国家农业发展，使我们国家的精准农业进程不断加速。3无人机在农业生产中的优势首先，无人机作业效率高，有利于规模化的生产。我们国家南京农机研究所的农用无人机在进行水稻田清理病虫害的农药喷洒工作中，能够到达1500hm2/h的作业速度，平均天天作业7500～15000hm2，是地面机械的数倍，更是人工喷洒的数十倍。其次，农用无人机的使用减少了农药对农民的伤害。以玉米粘虫病虫害为例，2020年东北地区爆发玉米粘虫灾祸，因设备缺乏、作业效率低等问题，很多农民人工喷洒农药，出现了多起农民因农药中毒而死亡的事件。无人机的使用不仅能够替代人工喷洒农药，更能够提早分析、预防病虫害的发生，做到预防与作业双管齐下。第三，无人机相比于价值数百万的载人农用飞机及大面积铺设的监测设备来讲价格比拟低廉，产业化生产之后无人机的价格只要十几万，其价格低廉及便于操控的特点使其在农业生产中遭到了广泛的关注。最后，无人机相比于现有机械最大的优势在于其适应性强、适用范围广，尤其是在旱涝地区、丘陵山地等常规机械无法触及的区域，无人机具有极大的优势，且相比于高空飞行设备具有受云层和天气影响小的特点。4结束语针对无人机在国内外农业中的应用及影响进行了分析介绍，指出无人机在农业中的应用必将促进农发业航空化、信息化及精准化的发展，使农业生产具有预测、快速反响、实时监测及高效率应对的新特点。农业中无人机对环境监测、农药喷洒、农业管理系统建立等方面所起到的作用具有重要的意义，无人机与农业的结合牵涉了航空、农业、光学等多个学科知识的穿插，可促使无人机航空农业朝更好的方向发展。以下为参考文献:［1］程黔．我们国家农情遥感产业化应用初探［J］．农业生产瞻望，2018(11):39－44．［2］吴炳方．中国农情遥感速报系统［J］．遥感学报，2004，8(6):4