UAVs могат да носят различни сензори за дистанционно наблюдение, които могат да получат многоизмерна, високо прецизна информация за земеделските земи и да реализират динамично наблюдение на множество видове информация за земеделски земи. Тази информация включва главно информация за пространственото разпределение на културите (локализация на земеделските земи, идентифициране на видовете култури, оценка на площта и динамичен мониторинг на промяната, извличане на полевата инфраструктура), информация за растежа на културите (фенотипни параметри на културите, хранителни показатели, добив) и фактори на стрес при растежа на културите (влага на полето , вредители и болести) динамика.
Пространствена информация за земеделските земи
Информацията за пространственото местоположение на земеделска земя включва географски координати на полета и класификации на културите, получени чрез визуална дискриминация или машинно разпознаване. Границите на полето могат да бъдат идентифицирани чрез географски координати и площта на засаждане също може да бъде оценена. Традиционният метод за дигитализиране на топографски карти като основна карта за регионално планиране и оценка на площта е с лоша навременност, а разликата между местоположението на границата и действителната ситуация е огромна и липсва интуиция, което не е благоприятно за прилагането на прецизно земеделие. Дистанционното наблюдение на UAV може да получи изчерпателна информация за пространственото местоположение на земеделските земи в реално време, което има несравнимите предимства на традиционните методи. Въздушни изображения от цифрови камери с висока разделителна способност могат да реализират идентифицирането и определянето на основната пространствена информация за земеделските земи, а разработването на технология за пространствена конфигурация подобрява прецизността и дълбочината на изследването на информацията за местоположението на земеделските земи и подобрява пространствената разделителна способност, като същевременно въвежда информация за надморската височина , който реализира по-фин мониторинг на пространствената информация на земеделските земи.
Информация за растежа на културите
Растежът на културите може да се характеризира с информация за фенотипни параметри, хранителни показатели и добив. Фенотипните параметри включват растителна покривка, индекс на листната площ, биомаса, височина на растенията и др. Тези параметри са взаимосвързани и колективно характеризират растежа на културите. Тези параметри са взаимосвързани и колективно характеризират растежа на културите и са пряко свързани с крайния добив. Те са доминиращи в изследванията за мониторинг на информацията за фермите и са проведени повече проучвания.
1) Фенотипни параметри на културата
Индексът на листната площ (LAI) е сумата от едностранната зелена листна площ на единица повърхност, която може по-добре да характеризира усвояването и използването на светлинна енергия от културата и е тясно свързана с натрупването на материал от културата и крайния добив. Индексът на листната площ е един от основните параметри на растежа на културите, които в момента се наблюдават от дистанционното наблюдение на UAV. Изчисляването на вегетационни индекси (коефициент на вегетационен индекс, нормализиран вегетационен индекс, почвообработващ вегетационен индекс, разлики в растителния индекс и т.н.) с мултиспектрални данни и установяване на регресионни модели с наземни верни данни е по-зрял метод за обръщане на фенотипни параметри.
Надземната биомаса в късния етап на растеж на културите е тясно свързана както с добива, така и с качеството. Понастоящем оценката на биомасата чрез дистанционно наблюдение на UAV в селското стопанство все още използва предимно мултиспектрални данни, извлича спектрални параметри и изчислява индекса на растителността за моделиране; технологията за пространствена конфигурация има определени предимства при оценката на биомасата.
2) Индикатори за хранене на културите
Традиционният мониторинг на хранителния статус на културите изисква вземане на проби от полето и химически анализ на закрито за диагностициране на съдържанието на хранителни вещества или индикатори (хлорофил, азот и т.н.), докато дистанционното наблюдение с UAV се основава на факта, че различните вещества имат специфични спектрални характеристики на отражение-поглъщане за диагноза. Хлорофилът се наблюдава въз основа на факта, че той има две силни области на абсорбция във видимата светлина, а именно червената част от 640-663 nm и синьо-виолетовата част от 430-460 nm, докато абсорбцията е слаба при 550 nm. Характеристиките на цвета и текстурата на листата се променят, когато културите са с дефицит, а откриването на статистическите характеристики на цвета и текстурата, съответстващи на различни недостатъци и свързани свойства, е ключът към мониторинга на хранителните вещества. Подобно на мониторинга на параметрите на растежа, изборът на характерни ивици, вегетационни индекси и прогнозни модели все още е основното съдържание на изследването.
3) Добив
Увеличаването на добива е основната цел на селскостопанските дейности и точната оценка на добива е важна както за селскостопанското производство, така и за отделите за вземане на управленски решения. Много изследователи са се опитали да създадат модели за оценка на добива с по-висока точност на прогнозиране чрез многофакторен анализ.
Селскостопанска влага
Влагата в земеделските земи често се наблюдава чрез термични инфрачервени методи. В райони с висока растителна покривка, затварянето на устицата на листата намалява загубата на вода поради транспирация, което намалява латентния топлинен поток на повърхността и увеличава осезаемия топлинен поток на повърхността, което от своя страна причинява повишаване на температурата на короната, което е се счита за температура на растителния покрив. Тъй като отразяването на енергийния баланс на културата на индекса на водния стрес може да определи количествено връзката между съдържанието на вода в културата и температурата на сенника, така че температурата на сенника, получена от термичния инфрачервен сензор, може да отразява състоянието на влагата на земеделската земя; гола почва или растителна покривка в малки площи, може да се използва за индиректно инвертиране на почвената влага с температурата на подземната повърхност, което е принципът, че: специфичната топлина на водата е голяма, температурата на топлината се променя бавно, така че пространственото разпределение на температурата на подземната повърхност през деня може косвено да се отрази в разпределението на почвената влага. Следователно пространственото разпределение на дневната подземна температура може косвено да отразява разпределението на почвената влага. При наблюдението на температурата на покрива, оголената почва е важен фактор за смущения. Някои изследователи са изследвали връзката между температурата на оголената почва и почвеното покритие на културите, изяснили са разликата между измерванията на температурата на покрива, причинени от оголената почва, и истинската стойност и са използвали коригираните резултати при мониторинга на влагата в земеделските земи, за да подобрят точността на наблюдението резултати. При действителното управление на производството на земеделска земя изтичането на влага от полето също е в центъра на вниманието, има проучвания, използващи инфрачервени изображения за наблюдение на изтичане на влага от напоителния канал, точността може да достигне 93%.
Вредители и болести
Използването на мониторинг на спектралното отразяване в близката инфрачервена област на вредители и болести по растенията, базирано на: листата в близката инфрачервена област на отражението от тъканта на гъбата и контрола на тъканта на оградата, здрави растения, тези две празнини в тъканите, пълни с влага и разширяване , е добър отражател на различни лъчения; когато растението е повредено, листът е повреден, тъканта изсъхва, водата е намалена, инфрачервеното отражение е намалено до загуба.
Термичното инфрачервено наблюдение на температурата също е важен индикатор за вредители и болести по културите. Растения в здравословни условия, главно чрез контрол на отварянето и затварянето на устицата на листата на регулиране на транспирацията, за да поддържат стабилността на собствената си температура; в случай на заболяване ще настъпят патологични промени, взаимодействията патоген - гостоприемник в патогена върху растението, особено свързаните с транспирацията аспекти на въздействието ще определят заразената част от повишаването и спадането на температурата. Като цяло, усещането на растенията води до дерегулация на отварянето на устицата и по този начин транспирацията е по-висока в болната зона, отколкото в здравата област. Силната транспирация води до понижаване на температурата на заразената зона и по-висока температурна разлика на повърхността на листата, отколкото в нормалните листа, до появата на некротични петна по повърхността на листа. Клетките в некротичната област са напълно мъртви, транспирацията в тази част е напълно загубена и температурата започва да се повишава, но тъй като останалата част от листата започва да се заразява, температурната разлика на повърхността на листата винаги е по-висока от тази на здраво растение.
Друга информация
В областта на мониторинга на информацията за земеделските земи данните от дистанционното наблюдение на UAV имат по-широк спектър от приложения. Например, може да се използва за извличане на падналата площ от царевица, като се използват множество характеристики на текстурата, отразява нивото на зрялост на листата по време на етапа на зрялост на памука, като се използва NDVI индекс, и генерира карти с рецепти за прилагане на абсцисова киселина, които могат ефективно да ръководят пръскането на абсцисова киселина върху памука, за да се избегне прекомерното прилагане на пестициди и т.н. Според нуждите на мониторинга и управлението на земеделските земи е неизбежна тенденция за бъдещото развитие на информатизираното и дигитализирано земеделие непрекъснато да се изследва информацията от данните от дистанционното наблюдение на UAV и да се разширяват областите на неговото приложение.
Време на публикуване: 24 декември 2024 г