無人機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程中的應(yīng)用探討

　　摘要：進(jìn)入新時(shí)期后，先進(jìn)機(jī)械、現(xiàn)代技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到十分廣泛的應(yīng)用，顯著提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。無人機(jī)技術(shù)由于具備良好的靈活性和較高的作業(yè)效率等優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程中具有較廣的應(yīng)用范圍。就現(xiàn)階段而言，無人機(jī)技術(shù)主要在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息獲取、農(nóng)事操作等領(lǐng)域集中應(yīng)用，應(yīng)用范圍還比較狹窄。同時(shí)，技術(shù)、人才等因素也阻礙到無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。因此，需進(jìn)一步深化無人機(jī)技術(shù)研究工作，加大無人機(jī)技術(shù)推廣力度，以便推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。

　　關(guān)鍵詞：無人機(jī)技術(shù)；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程；應(yīng)用

　　農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，對(duì)自然條件、土壤環(huán)境等各門類的信息需求較大，只有獲得充足的信息，方可以制定科學(xué)的生產(chǎn)決策。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式下，由于信息獲取不足，導(dǎo)致農(nóng)民群眾將大量的化肥、農(nóng)藥等施人到田間土壤中，顯著增大了環(huán)境壓力。進(jìn)入新時(shí)期后，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)開始應(yīng)用遙感技術(shù)、地理信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，人們能夠精準(zhǔn)探測(cè)作物長勢(shì)，提升田間管理的精細(xì)化水平。但這些技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用，也面臨著技術(shù)、成本方面的限制。而無人機(jī)技術(shù)具有較強(qiáng)的實(shí)效性、機(jī)動(dòng)性和靈活性等優(yōu)勢(shì)，近些年來，在農(nóng)情遙感監(jiān)測(cè)領(lǐng)域得到逐漸應(yīng)用。同時(shí)，無人機(jī)能夠?qū)λ幭涞葯C(jī)載設(shè)備進(jìn)行攜帶，可以高效完成部分農(nóng)事活動(dòng)，不僅人力成本得到節(jié)約，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率也可得到提高。因此，在未來發(fā)展中，需進(jìn)一步應(yīng)用和推廣無人機(jī)技術(shù)，加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展步伐。

　　1無人機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程中的應(yīng)用

　　1．1獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息

　　1．1．1采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境信息。農(nóng)作物的生長狀況、產(chǎn)量質(zhì)量等受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的直接影響，為改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益，在農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)中，人們一直高度重視對(duì)環(huán)境信息的獲取。就現(xiàn)階段而言。人工取樣、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)以及智能農(nóng)機(jī)是環(huán)境信息的主要采集手段．這些手段具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性和連續(xù)性，能夠獲取較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，但只能夠在小片作業(yè)區(qū)域內(nèi)應(yīng)用。而無人機(jī)平臺(tái)可滿足中、大面積作業(yè)區(qū)域的環(huán)境信息獲取需求，無人機(jī)能夠?qū)庾V分析儀、熱像儀等機(jī)載設(shè)備進(jìn)行攜帶，可對(duì)多層次、多光譜的照片進(jìn)行采集Ill。人們通過分析處理無人機(jī)采集到的圖片。即可對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境信息較為準(zhǔn)確的獲取，包括土壤水分、有機(jī)質(zhì)參數(shù)、pH值等，進(jìn)而幫助人們制定科學(xué)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策。相較于其他技術(shù)，無人機(jī)具有較大的測(cè)量范圍、較高的準(zhǔn)確度以及良好的穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)。

　　1．1．2采集植株本體數(shù)據(jù)。無人機(jī)通過對(duì)特殊光譜分析儀、相機(jī)等設(shè)備進(jìn)行搭載，可反復(fù)采集同一區(qū)域的數(shù)據(jù)，且對(duì)作物苗情長勢(shì)進(jìn)行周期性監(jiān)測(cè)。如利用搭載相機(jī)的無人機(jī)對(duì)播種過后l周與2周的相同田塊進(jìn)行周期性遙測(cè)，可將高分辨率的多光譜圖像數(shù)據(jù)生成出來。通過對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定和處理，能夠精準(zhǔn)識(shí)別植被中的作物植株，結(jié)合計(jì)算出來的出苗率、作物密度等數(shù)據(jù)信息，優(yōu)化田間管理方案。借助于無人機(jī)技術(shù)，還可以對(duì)作物倒伏面積、葉面積指數(shù)、光合狀況等信息進(jìn)行高通量的獲取，進(jìn)而對(duì)農(nóng)作物的產(chǎn)量潛力、最佳收獲時(shí)期等進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，促使農(nóng)作物的產(chǎn)量得到提高，種植效益得到改善【2J。同時(shí)，通過分析無人機(jī)采集到的監(jiān)測(cè)信息，人們還可以將耕作方法、輪作茬口與作物產(chǎn)量質(zhì)量間的關(guān)系給挖掘出來，通過對(duì)輪作制度、耕作模式等進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高農(nóng)作物的產(chǎn)量與質(zhì)量。

　　1．1．3采集作物病蟲情與災(zāi)情信息?；跓o人機(jī)技術(shù)的支持，不僅可以監(jiān)測(cè)作物生長環(huán)境、作物長勢(shì)等，還可以監(jiān)測(cè)病蟲害發(fā)生情況、農(nóng)作物健康情況等。利用無人機(jī)技術(shù)，航拍大面積農(nóng)田，通過分析航拍資料與數(shù)據(jù)，即可對(duì)農(nóng)作物生長環(huán)境、周期等各項(xiàng)指標(biāo)全面掌握。借助于特定光譜信息，能夠高效收集土壤墑情、肥力、雜草生長、病蟲害危害程度等一系列數(shù)據(jù)，幫助民眾科學(xué)開展病蟲害防治、雜草防除等田間管理工作。此外，如果有大面積的自然災(zāi)害發(fā)生，無人機(jī)由于較為輕便和快捷，可以第一時(shí)間測(cè)受災(zāi)面積與程度，災(zāi)情獲取的及時(shí)性得到增強(qiáng)。

　　1．2開展農(nóng)事操作

　　在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，利用無人機(jī)技術(shù)既可以獲取農(nóng)業(yè)信息，又能夠開展一系列的農(nóng)事操作，如播種、施肥、噴藥等。特別是近些年來，很多地區(qū)在農(nóng)作物播種、施肥以及植保環(huán)節(jié)內(nèi)開始廣泛應(yīng)用農(nóng)用無人機(jī)，取得了較為顯著的成效。和傳統(tǒng)作業(yè)模式相比，無人機(jī)播種、施肥具有更高的效率和精準(zhǔn)度，為農(nóng)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)起到了促進(jìn)作用。同時(shí)，無人機(jī)只有較小的體積，轉(zhuǎn)場(chǎng)、運(yùn)輸借助于小型農(nóng)用車即可完成，地形限制得到克服。無人機(jī)能夠起落于山頭上，具有良好的適用性。在作業(yè)過程中，工作人員能夠利用遙控技術(shù)、GPS技術(shù)等遠(yuǎn)程控制無人機(jī)，不會(huì)有人員傷亡問題出現(xiàn)。常規(guī)植保模式下，工作人員需對(duì)機(jī)動(dòng)噴霧器等設(shè)備進(jìn)行背負(fù)，藥物環(huán)境很容易威脅到人員的身體健康。而通過應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)，則可以有效規(guī)避這一風(fēng)險(xiǎn)。就目前來講，無人機(jī)植保作業(yè)是無人機(jī)開展農(nóng)事操作的主要類型。植保無人機(jī)涵蓋三個(gè)組成部分，分別為飛行平臺(tái)、飛控系統(tǒng)與藥劑噴施機(jī)構(gòu)，人們可以遠(yuǎn)程操控?zé)o人機(jī)對(duì)藥劑、粉劑、種子等進(jìn)行噴灑p]。相較于常規(guī)人工噴藥技術(shù)，無人機(jī)技術(shù)具有較高的效率，且更加均勻，能夠顯著改善農(nóng)藥利用率，節(jié)約農(nóng)藥用量，進(jìn)而推動(dòng)綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

　　2無人機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程中的發(fā)展展望

　　雖然無人機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程中具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但也面臨著諸多的問題。如不具備良好的飛行穩(wěn)定性，與智能化技術(shù)融合深度不足；機(jī)載傳感器需要較高的成本，普及應(yīng)用難度較大；目前尚未明確無人機(jī)植保作業(yè)模式下霧滴、顆粒的漂移規(guī)律，需進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)載設(shè)備的作業(yè)控制技術(shù)；現(xiàn)階段主要采取經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅O(jiān)測(cè)作物長勢(shì)，估測(cè)作物產(chǎn)量，模型不具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性等。針對(duì)這些應(yīng)用當(dāng)中面臨的問題，需進(jìn)一步深化對(duì)無人機(jī)技術(shù)的研究工作，以便為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程的發(fā)展提供良好技術(shù)支持。

　　2．1個(gè)性化與智能化

　　在未來發(fā)展過程中，無人機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用，智能化、個(gè)性化將會(huì)是無人機(jī)技術(shù)的重要研究方向。如通過對(duì)無人機(jī)定位技術(shù)、飛行姿態(tài)精準(zhǔn)控制技術(shù)進(jìn)行研究，更加精確的控制無人機(jī)的飛行過程；深入研究無人機(jī)實(shí)時(shí)智能避讓技術(shù)，避免突發(fā)障礙物威脅到無人機(jī)的安全，提高作業(yè)效率；通過對(duì)無人機(jī)部件組件化封裝技術(shù)進(jìn)行研究，促使用戶能夠?qū)o人機(jī)工作平臺(tái)自主搭建起來，以便促使用戶的個(gè)性化需求得到充分滿足H】。

　　2．2傳感器的低成本與小型化

　　無人機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用過程中，傳感器發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用。無人機(jī)只有對(duì)遙感傳感器進(jìn)行搭載，方可以獲取相應(yīng)的農(nóng)業(yè)信息。但就目前來講，無人機(jī)所搭載的傳感器具有較高的成本，體積、質(zhì)量等需進(jìn)一步壓縮，以便降低無人機(jī)的載重，延長無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間，進(jìn)而拓展無人機(jī)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。因此，相關(guān)單位與人員要加強(qiáng)對(duì)傳感器的研究工作，將成本、體積、質(zhì)量等作為研發(fā)的重點(diǎn)。此外，還需要加快傳感器波段可定制的實(shí)現(xiàn)速度，這樣人們對(duì)光譜信息的多元化需求才能夠得到滿足。

　　2．3機(jī)載設(shè)備的智能化

　　近些年，人工智能技術(shù)得到快速發(fā)展。為適應(yīng)智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求，需進(jìn)一步提升無人機(jī)機(jī)載農(nóng)機(jī)設(shè)備的智能化水平。通過對(duì)圖像識(shí)別技術(shù)、農(nóng)藥化肥精準(zhǔn)控制技術(shù)等深入研究和應(yīng)用，逐步實(shí)現(xiàn)依據(jù)作業(yè)單元特征能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整無人機(jī)的藥劑用量、飛行參數(shù)等。在無人機(jī)作業(yè)過程中，系統(tǒng)可對(duì)作物長勢(shì)自動(dòng)分析，智能化開展施肥、施藥等管理活動(dòng)，進(jìn)而改善農(nóng)田生產(chǎn)效率，促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

　　2．4融合各監(jiān)測(cè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息

　　通過無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，能夠大規(guī)模、靈活性地監(jiān)測(cè)農(nóng)作物長勢(shì)情況，獲取的圖片信息具有較高的分辨率。但本種技術(shù)在應(yīng)用過程中，也有諸多的問題存在。無人機(jī)技術(shù)雖然能夠?qū)ψ魑锏拈L勢(shì)進(jìn)行判定，但無法將作物長勢(shì)的影響性因素挖掘出來。工作人員要想找出作物長勢(shì)較差的原因，需將傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等綜合利用起來，這樣就會(huì)降低工作效率。針對(duì)這種情況，需將無人機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、地面網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等耦合起來，以便定量化監(jiān)測(cè)作物長勢(shì)，增強(qiáng)田間管理的精準(zhǔn)性和時(shí)效性。同時(shí)，和衛(wèi)星遙感技術(shù)相比，無人機(jī)只能夠監(jiān)測(cè)一定范圍內(nèi)的農(nóng)田面積，這樣難以高效測(cè)報(bào)作物災(zāi)情。因此，未來發(fā)展過程中，需將衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)等探索性結(jié)合起來。

　　2．5構(gòu)建操作規(guī)范體系

　　目前無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍在持續(xù)擴(kuò)大，但尚未統(tǒng)一編制技術(shù)規(guī)程，如果無人機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)過程中出現(xiàn)了問題，將難以快速進(jìn)行解決。針對(duì)這種情況，職能部門需結(jié)合無人機(jī)的操作流程和農(nóng)業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，統(tǒng)一編制無人機(jī)的使用制度與操作規(guī)程，明確無人機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)的飛行作業(yè)要求，避免有不規(guī)范作業(yè)問題出現(xiàn)。如在無人機(jī)植保作業(yè)過程中，需于晴天無風(fēng)天氣下應(yīng)用，避免因風(fēng)力過大而降低植保效率，威脅到周圍民眾的安全。同時(shí)，實(shí)施植保作業(yè)之前，工作人員需對(duì)作業(yè)區(qū)域的地理?xiàng)l件認(rèn)真調(diào)研，詳細(xì)標(biāo)注作業(yè)區(qū)域內(nèi)存在的障礙物，提前采取應(yīng)對(duì)措施。

　　3結(jié)束語

　　綜上所述，通過在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程中應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)，不僅能夠獲取重要的農(nóng)業(yè)信息，又可以替代人力開展部分田間管理工作，有助于推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。從整體來看，無人機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用范圍、深度在持續(xù)拓展，但也面臨著諸多的限制。因此，需進(jìn)一步探索和研究，不斷優(yōu)化與發(fā)展無人機(jī)技術(shù)。

　　參考文獻(xiàn)

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　　戚建剛

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