无人机高光谱相机系统较具成本效益的作物种植方法

无人机高光谱相机系统较具成本效益的作物种植方法

与消费者级相机相比，高光谱图像通常提供较低的空间分辨率，但非常高的光谱分辨率通常超过100个频段。例如，头墙在400纳米至100纳米的可见光和近红外光谱中提供272个光谱带，而空间分辨率限制在640个空间波段。它们通常是连续的、重叠的带状的，或分布在横跨可见到近红外和长波红外红区域的宽上。这意味着可以在植物压力和疾病生命周期中检测到更微妙的变化。需要一台相机，但体积大得令人望而却步。最近，可修改为无人机实施的小型高光谱摄像机以相对较低的成本提供。许多此类高光谱相机都包含，为有效的图像校正和改进数据后处理提供同步数据。

与其他成像一样，高光谱成像可以以被动或主动的方式使用。在前者中，测量了阳光导致的植物反射率。在后者中，光源暂时照亮观察到的结构，并测量反射率。这也被称为荧光。此外，可能很难适应基于荧光的成像方法由于尺寸、重量和空气动力学限制，无脊椎动物的许多物理采样方法，如真空吸气器、水坑、网和小孔径漏斗，无法修改无人机的实施。

可以使用使用粘合剂表面或物质（琼脂型果冻）的小型移动孢子陷阱。它们最初用于遥控飞行器，此后在当地和海外的无人机上进行了演示。鉴于孢子的扩散相对未知且难以确定，目前还不清楚应该飞行哪种飞行路径进行数据收集，因此提出了一些解决方案。零样本不足以确认没有病原体，大量存在不足以假设大规模暴露或感染。最近的模拟工作为更有效的孢子采样飞行路径提供了见解。根据无人机的类型，特定的飞行路径可能更受欢迎，但会导致不同的数据，从而难以进行比较分析。多个无人机可能有助于缓解这些问题。两架无人机与高级飞行控制同时使用，以改善给定出击的样本大小，并与之前的结果一起，研究人员能够考虑模拟特定真菌病原体的扩散和到达路径。

无人机高光谱相机系统目前的大多数农业应用要么涉及从各种传感器获取航空数据，要么为特定地点的作物处理机械释放不同的投入。在操作方面。数码相机是无人机系统上最常用的数据收集传感器。此外，无人机高光谱相机系统可能配备提供作物和土壤温度信息的红外传感器，更专业的成像传感器，如使用激光扫描捕获高分辨率等高线图和图像的光检测和测距系统，或捕获人类视觉范围内外广泛光谱反射光谱范围的高光谱和多光谱成像系统。

随着新传感器技术的发展，无人机高光谱相机系统应用越来越多。一些最常见的应用程序是：

•作物健康评估，如氮含量和植物活力。

•作物疾病检测和严重程度评估。

•土壤水分含量和灌溉效率评估。

•使用数字海拔模型进行现场排水评估AS。

•产量估计评估。

•用于杂草检测的空中调查。

•化肥和杀虫剂等作物投入的空中应用。

•空中调查，以检测害虫的存在和损害。

•直接释放良性昆虫以控制杂草或减轻虫害。

•用孢子陷阱收集病原体样本。

• 农场监视以监测牲畜。

在作物除尘实践中，正在逐步从载人飞机农业实践成功过渡到现代无人驾驶方法。第一架专门为空中应用设计的载人飞机是在20世纪50年代初推出的。

从20世纪90年代末的日本和韩国开始，雅马哈R-MAX等无人机在山区地形中变得很常见，并被相对较小的家庭农场使用，那里需要更低的成本和更高的精确喷洒。

最近，随着无人机高光谱相机系统法规的制定，R-MAX在美国和澳大利亚等其他国家被使用。尽管R-MAX的有效载荷容量超过20公斤，耐力长达一小时，但它似乎是农用飞机的好替代品。

然而，有一些限制，例如所需的飞行员在地面上驾驶带有无线电发射器的飞机，以及飞行员和飞机之间150米的距离限制。低成本无人机高光谱相机系统自主飞行的能力直到过去十年才可用。

综上所述，随着PA实践日益成为一种更具成本效益的作物种植方法，农场经理被要求采用新技术并提高竞争力。PA实践仅涉及使用必要数量的投入，如水、肥料、除草剂和农药，这有助于降低成本，但也最大限度地减少化学品对土壤、含水层和河流的生态影响。PA应用程序的产品周期通常包括数据收集、处方地图的开发和交付自定义输入应用程序。农业机械和技术的150个进步。