（原標(biāo)題：【盤點(diǎn)】無人機(jī)在農(nóng)業(yè)上的12個(gè)潛在應(yīng)用）

在剛剛過去的2015年中，無人機(jī)絕對是農(nóng)機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)熱門詞匯，先后有包括山河智能、隆鑫通用、極飛、大疆、零度智控等多家知名企業(yè)在內(nèi)的公司投入到植保無人機(jī)的生產(chǎn)洪流中。

盡管無人機(jī)在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域火起來的方式是以植保作業(yè)為主，但除此之外，無人機(jī)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用還有著更加廣闊的天地。

近兩年來，美國多所高校和企業(yè)都在進(jìn)行無人機(jī)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用上的研究，這些研究揭開了無人機(jī)除植保應(yīng)用外的另外一個(gè)廣闊的領(lǐng)域。

2015年12月底，美國媒體報(bào)道了無人機(jī)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方面的12個(gè)潛在應(yīng)用，相信這些也將為國內(nèi)農(nóng)業(yè)無人機(jī)企業(yè)提供更多的產(chǎn)品思路。

在北達(dá)科他州，有無數(shù)個(gè)理由能夠令人對無人機(jī)產(chǎn)生興趣。在接下來的10年內(nèi)，這些理由中的很多都將會(huì)變成實(shí)實(shí)在在的收入。有專家說，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)將會(huì)占據(jù)未來市場中的大部分份額。

盡管這項(xiàng)技術(shù)為農(nóng)民和農(nóng)業(yè)企業(yè)帶來了很大的前景，但是還沒有跡象顯示這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)開始騰飛。

“阻礙無人機(jī)在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的一大阻礙是缺乏采用無人機(jī)數(shù)據(jù)應(yīng)用于作物和畜牧管理的事實(shí)支撐。”來自北達(dá)科他州立大學(xué)的農(nóng)業(yè)裝備專家John Nowatzki說。

2014年該校的卡林頓研究推廣中心啟動(dòng)了一個(gè)項(xiàng)目，研究人員針對無人機(jī)在作物和畜牧管理中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

“現(xiàn)在，很多農(nóng)民、咨詢公司和一些小的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)公司對無人機(jī)技術(shù)都十分感興趣，”他說。“我們的研究將會(huì)為這些人和公司提供成功將無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)所需的必要的信息和工具。該研究還將推動(dòng)無人機(jī)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用方式。”

以下是該研究中心研究的12個(gè)應(yīng)用方向。

1.識別出苗率和作物密度

研究人員對一塊兒田地中不同位置的作物出苗率和密度進(jìn)行了兩次測量（一次在播種一周后，一次在播種12天后）。在此期間，無人機(jī)對測定點(diǎn)采集了多光譜圖像數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過校正、標(biāo)定和處理后，就可以將作物從附近的植被中識別出來。進(jìn)而，每平米的作物密度將會(huì)被計(jì)算出來，然后生成作物密度圖。

DraganflyerX4-C無人機(jī)

應(yīng)用情況：DraganflyerX4-C無人機(jī)搭載索尼NEX5相機(jī)采集作物密度信息，所采集的多光譜圖像具有0.9cm的分辨率。采集圖片后，通過MATLAB軟件進(jìn)行密度計(jì)算。

“無人機(jī)所采集的歸一化植被指數(shù)成功地被用于大豆品種試驗(yàn)中的大豆生理成熟度預(yù)測，”卡林頓研究推廣中心的Mike Ostlie說，“無人機(jī)被用于玉米植被密度信息測量，并在地面對密度進(jìn)行計(jì)算。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)作物很小時(shí)作物成熟度和密度具有一定的關(guān)系。”

2.識別氮不足的小麥和玉米

當(dāng)玉米處于不同生長階段時(shí)，研究人員利用光學(xué)傳感器來建立歸一化植被指數(shù)（注：歸一化植被指數(shù)是反映農(nóng)作物長勢和營養(yǎng)信息的重要參數(shù)之一。根據(jù)該參數(shù),可以知道不同季節(jié)的農(nóng)作物對氮的需求量）。

無人機(jī)將搭載光學(xué)傳感器采集田地中不同區(qū)域的紅外遙感圖像。這些紅外圖像數(shù)據(jù)將會(huì)在同一天內(nèi)被校正、標(biāo)定并處理，從而探測氮供給不足的作物。

應(yīng)用情況：由圖像得來的歸一化植被指數(shù)數(shù)值與地面實(shí)際測量而得的數(shù)值進(jìn)行比較，從而使無人機(jī)采集的歸一化植被指數(shù)更加精確，這些精確的數(shù)據(jù)將被用于氮元素的變量供給。這項(xiàng)研究還被應(yīng)用到識別氮元素供給不足的小麥。

“我們將由無人機(jī)采集的數(shù)據(jù)與Green Seeker光譜儀所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，”Ostlie說，“這兩個(gè)平臺所采取的關(guān)于氮不足的數(shù)據(jù)具有相同的精確度。盡管兩者采集的數(shù)值不同，但經(jīng)處理后得出的處方圖是相同的。”

　3.評價(jià)作物早期健康情況

研究人員將會(huì)利用卡林頓研究推廣中心所擁有的關(guān)于春小麥、大豆和玉米的廣泛的研究，來識別田地中早期作物的產(chǎn)量潛力、營養(yǎng)水平、長勢和密度。

應(yīng)用情況：研究人員在進(jìn)行關(guān)于作物早期健康情況的參數(shù)的地面采集時(shí)，也利用無人機(jī)采集了這些作物的多光譜圖像。

“Green Seeker傳感器和空間圖像均能在作物還是綠色時(shí)，預(yù)測春小麥和硬粒小麥的產(chǎn)量潛能。”Ostlie說。

　4.了解疾病癥狀

無人機(jī)在疾病控制方面的其中一個(gè)應(yīng)用就是了解大田中作物的發(fā)病率和嚴(yán)重程度，從而使農(nóng)民在下一季的種植中能夠更好地進(jìn)行田間管理。

卡林頓研究推廣中心的合作者將在一些研究試驗(yàn)中識別一定范圍的疾病嚴(yán)重程度。最先開始調(diào)研的作物和疾病是大豆和干豆菌核?。ò咨梗?。由葉子所顯現(xiàn)的春小麥黃褐色斑病、斑枯病、銹病在隨后也將被調(diào)研和定量。

應(yīng)用情況：谷類和豆類疾病試驗(yàn)的圖像已經(jīng)采集，但是數(shù)據(jù)尚未分析。　5.尋找蟲害癥狀

農(nóng)民需要監(jiān)測作物的蟲害情況，來決定殺蟲劑應(yīng)用的需求區(qū)域和劑量。

Geo Blu Explorer無人機(jī)被應(yīng)用與搜索由于蟲害、疾病、營養(yǎng)不足以及水分不足而產(chǎn)生的作物生長問題

應(yīng)用情況：蟲害和識別研究尚在調(diào)研中。

6.監(jiān)測雜草侵害

農(nóng)民需要監(jiān)測作物的雜草侵害情況，來決定除草劑應(yīng)用的需求區(qū)域和劑量。

應(yīng)用情況：“手持Green Seeker光譜儀器并不能提供足夠的雜草控制信息，由無人機(jī)采集的初步圖像掃描也不能，”Ostlise強(qiáng)調(diào)，“然而，通過無人機(jī)所采集的圖像，特定區(qū)域能夠被鎖定。在這種情況下，小麥壟間的雜草控制，與其圖像有很好的關(guān)聯(lián)性。那些成片生長的雜草區(qū)域能夠被繪制出來，被用于除草劑施用和中耕操作。”

　7.監(jiān)測作物水分需求狀況

農(nóng)民需要監(jiān)測作物的水分需求狀況，來制定澆灌計(jì)劃。

應(yīng)用情況：2015年研制成功的新的熱成像設(shè)備將支持水分脅迫信息的獲取。

8.記錄耕作和作物輪作的影響

農(nóng)民需要監(jiān)測耕作和作物輪作對作物出苗率、長勢、產(chǎn)量的影響，來確定每年種植的作物種類和品種。

應(yīng)用情況：仍在研究階段，尚未得出可靠結(jié)論。

　9.監(jiān)測牛群的繁殖活動(dòng)

繁殖成功率對獲得能夠盈利的牛肉產(chǎn)量至關(guān)重要。實(shí)時(shí)監(jiān)測公牛和母牛的繁殖活動(dòng)能夠使養(yǎng)殖者注意到流動(dòng)性問題。

應(yīng)用情況：仍在研究階段，尚未得出可靠結(jié)論。

10.采集牛場的表層溫度

牛場的管理人員需要監(jiān)測牛場的表層溫度，并將其與動(dòng)物的體溫聯(lián)系起來，來調(diào)整動(dòng)物處在最佳溫度范圍內(nèi)。

應(yīng)用情況：研究人員將利用地面溫度計(jì)測量不同墊料的表層溫度。無人機(jī)將采集牛場的表層溫度的熱圖像數(shù)據(jù)。仍在研究階段，尚未得出可靠結(jié)論。

11.探測牧場中的病牛

養(yǎng)殖者需要盡快識別出牧場中的病牛，將其隔離。

應(yīng)用情況：仍在研究階段，尚未得出可靠結(jié)論。

　12.識別具有破壞行為的牲畜

每天將會(huì)對牛群進(jìn)行3次監(jiān)測，以識別具有破壞行為的牲畜。由多光譜圖像得出的數(shù)據(jù)將會(huì)與地面真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以保證無人機(jī)獲取數(shù)據(jù)的精確度，從而識別具有破壞行為的牲畜。這個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將會(huì)在放牧季節(jié)每天啟用3次。

應(yīng)用情況：仍在研究階段，尚未得出可靠結(jié)論。

“無人機(jī)的應(yīng)用仍處于嬰兒時(shí)期，”Ostlie說，“采集圖像的設(shè)備必定會(huì)在處理數(shù)據(jù)的速度方面有一個(gè)很大的提升。只要我們還有足夠多的數(shù)據(jù)能夠去分析，我們就會(huì)繼續(xù)從事我們的研究，看我們還能從這項(xiàng)新技術(shù)中得出哪些有用的信息。”