A pilóta nélküli légi járművek (UAV-ok) különféle távérzékelő szenzorokat hordozhatnak, amelyek többdimenziós, nagy pontosságú mezőgazdasági területi információkat képesek szerezni, és többféle mezőgazdasági területi információ dinamikus monitorozását valósítják meg. Az ilyen információk főként a növények térbeli eloszlására vonatkozó információkat (mezőgazdasági terület elhelyezkedése, növényfajok azonosítása, területbecslés és változásának dinamikus monitorozása, szántóföldi infrastruktúra kiépítése), a növények növekedésére vonatkozó információkat (növényfenotípusos paraméterek, tápanyag-indexek, hozam) és a növények növekedésére vonatkozó stresszfaktorok (szántóföldi nedvesség, kártevők és betegségek) dinamikáját foglalják magukban.
Mezőgazdasági területek térinformációi
A termőföldek térbeli helymeghatározási információi magukban foglalják a mezők földrajzi koordinátáit és a vizuális megkülönböztetéssel vagy gépi felismeréssel kapott növényi osztályozásokat. A mezőhatárok földrajzi koordináták alapján azonosíthatók, és a vetésterület is becsülhető. A topográfiai térképek digitalizálásának hagyományos módszere, mint a regionális tervezés és a területbecslés alaptérképe, gyenge időszerűséggel bír, a határok elhelyezkedése és a tényleges helyzet közötti különbség hatalmas és intuitív, ami nem segíti elő a precíziós mezőgazdaság megvalósítását. A pilóta nélküli távérzékelés valós időben képes átfogó térbeli helymeghatározási információkat szerezni a termőföldekről, ami a hagyományos módszerek páratlan előnyeivel rendelkezik. A nagyfelbontású digitális kamerák légifelvételei lehetővé teszik a termőföldek alapvető térbeli információinak azonosítását és meghatározását, a térbeli konfigurációs technológia fejlesztése pedig javítja a termőföldek helymeghatározási információival kapcsolatos kutatások pontosságát és mélységét, valamint javítja a térbeli felbontást a magassági információk bevezetése mellett, ami a termőföldek térbeli információinak finomabb monitorozását teszi lehetővé.
Növénynövekedési információk
A növénynövekedést a fenotípusos paraméterekre, a tápanyag-indikátorokra és a terméshozamra vonatkozó információk jellemzik. A fenotípusos paraméterek közé tartozik a növényborítás, a levélfelület-index, a biomassza, a növénymagasság stb. Ezek a paraméterek egymással összefüggenek és együttesen jellemzik a növénynövekedést. Ezek a paraméterek egymással összefüggenek és együttesen jellemzik a növénynövekedést, és közvetlenül kapcsolódnak a végső terméshozamhoz. Ezek dominánsak a mezőgazdasági információ-monitoring kutatásokban, és további tanulmányok készültek ezzel kapcsolatban.
1) Növényi fenotípusos paraméterek
A levélfelület-index (LAI) az egységnyi felületre jutó egyoldalas zöld levélfelület összege, amely jobban jellemzi a növény fényenergia-elnyelését és -hasznosítását, és szorosan összefügg a növény anyagfelhalmozódásával és végső terméshozamával. A levélfelület-index az egyik fő növénynövekedési paraméter, amelyet jelenleg pilóta nélküli távérzékelés figyel. A vegetációs indexek (arányos vegetációs index, normalizált vegetációs index, talajkondicionáló vegetációs index, különbségi vegetációs index stb.) kiszámítása multispektrális adatokkal, valamint regressziós modellek létrehozása terepi adatokkal egy kiforrottabb módszer a fenotípusos paraméterek invertálására.
A növények késői növekedési szakaszában lévő föld feletti biomassza szorosan összefügg mind a hozammal, mind a minőséggel. Jelenleg a mezőgazdaságban a pilóta nélküli távérzékeléssel végzett biomassza-becslés még mindig többnyire multispektrális adatokat használ, spektrális paramétereket nyer ki, és kiszámítja a vegetációs indexet a modellezéshez; a térbeli konfigurációs technológiának bizonyos előnyei vannak a biomassza-becslésben.
2) Növényi tápanyag-indikátorok
A növények tápanyag-ellátottságának hagyományos monitorozása terepi mintavételt és beltéri kémiai elemzést igényel a tápanyagok vagy indikátorok (klorofill, nitrogén stb.) tartalmának diagnosztizálásához, míg az UAV távérzékelés azon a tényen alapul, hogy a különböző anyagok specifikus spektrális reflexiós-abszorpciós jellemzőkkel rendelkeznek a diagnózishoz. A klorofillt az alapján monitorozzák, hogy a látható fénysávban két erős abszorpciós régióval rendelkezik, nevezetesen a 640-663 nm-es vörös és a 430-460 nm-es kék-ibolya részével, míg az abszorpció gyenge 550 nm-en. A levelek színe és textúrája megváltozik, ha a növények hiányt szenvednek, és a különböző hiányosságoknak és a kapcsolódó tulajdonságoknak megfelelő szín- és textúra statisztikai jellemzőinek feltárása a tápanyag-monitorozás kulcsa. A növekedési paraméterek monitorozásához hasonlóan a jellemző sávok, a vegetációs indexek és az előrejelző modellek kiválasztása továbbra is a tanulmány fő tartalma.
3) Terméshozam
A mezőgazdasági tevékenységek fő célja a terméshozam növelése, és a terméshozam pontos becslése mind a mezőgazdasági termelés, mind a gazdálkodási döntéshozatal szempontjából fontos. Számos kutató próbált meg nagyobb előrejelzési pontosságú termésbecslési modelleket létrehozni többtényezős elemzés segítségével.
Mezőgazdasági nedvesség
A termőföldek nedvességtartalmát gyakran termikus infravörös módszerekkel mérik. A magas növénytakaróval rendelkező területeken a levélcserenyílások záródása csökkenti a párologtatás miatti vízveszteséget, ami csökkenti a felszíni látens hőáramot és növeli az érzékelhető hőáramot, ami viszont a lombkorona hőmérsékletének növekedését okozza, amelyet a növényi lombkorona hőmérsékletének tekintünk. A vízstressz index, amely tükrözi a növény energiaegyensúlyát, számszerűsítheti a növény víztartalma és a lombkorona hőmérséklete közötti kapcsolatot, így a termikus infravörös érzékelő által mért lombkorona hőmérséklet tükrözheti a termőföld nedvességtartalmát; a csupasz talaj vagy a növénytakaró kis területeken felhasználható a talajnedvesség és a felszín alatti réteg hőmérsékletének közvetett megfordítására, ami a következő elven alapul: a víz fajhője nagy, a hő hőmérséklete lassan változik, így a felszín alatti réteg hőmérsékletének térbeli eloszlása a nap folyamán közvetve tükröződhet a talajnedvesség eloszlásában. Ezért a nappali felszín alatti hőmérséklet térbeli eloszlása közvetve tükrözheti a talajnedvesség eloszlását. A lombkorona hőmérsékletének monitorozásában a csupasz talaj fontos interferencia tényező. Néhány kutató tanulmányozta a csupasz talaj hőmérséklete és a növényi talajtakaró közötti kapcsolatot, tisztázta a csupasz talaj okozta lombkorona hőmérséklet mérések és a valós érték közötti eltérést, és a korrigált eredményeket a mezőgazdasági területek nedvességtartalmának monitorozásában használta fel a monitorozási eredmények pontosságának javítása érdekében. A tényleges mezőgazdasági termelésirányításban a szántóföldi nedvességszivárgás is a figyelem középpontjába kerül, voltak olyan tanulmányok, amelyek infravörös képalkotó berendezéseket használtak az öntözőcsatornák nedvességszivárgásának monitorozására, a pontosság elérheti a 93%-ot.
Kártevők és betegségek
A növényi kártevők és betegségek közeli infravörös spektrális reflexiójának monitorozása a következőkön alapul: a szivacsszövet által visszavert közeli infravörös tartományban lévő levelek és a kerítésszövet ellenőrzése, az egészséges növények, ez a két szövetrés nedvességgel és tágulásokkal telve, jól visszaverik a különféle sugárzásokat; amikor a növény károsodik, a levél károsodik, a szövet elhervad, a víz csökken, az infravörös reflexió csökken, amíg el nem tűnik.
A hőmérséklet infravörös mérése szintén fontos mutatója a növényi kártevőknek és betegségeknek. Az egészséges növények főként a levél sztómanyílásainak nyitódásán és záródásán, valamint a párologtatás szabályozásán keresztül tartják fenn saját hőmérsékletük stabilitását; betegség esetén kóros elváltozások mennek végbe, a kórokozó-gazda kölcsönhatások a növényen, különösen a párologtatással kapcsolatos aspektusok hatása határozza meg a fertőzött rész hőmérsékletének emelkedését és csökkenését. Általánosságban elmondható, hogy a növények érzékelése a sztómanyílások nyitásának szabályozási zavarához vezet, így a párologtatás nagyobb a beteg területen, mint az egészséges területen. Az erőteljes párologtatás a fertőzött terület hőmérsékletének csökkenéséhez és a levél felszínén nagyobb hőmérsékletkülönbséghez vezet, mint a normál levélen, amíg nekrotikus foltok nem jelennek meg a levél felszínén. A nekrotikus területen lévő sejtek teljesen elpusztulnak, a párologtatás ezen a részen teljesen megszűnik, és a hőmérséklet emelkedni kezd, de mivel a levél többi része is fertőződni kezd, a levél felszínén a hőmérsékletkülönbség mindig nagyobb, mint az egészséges növényé.
Egyéb információk
A mezőgazdasági területek információs monitorozásának területén az UAV távérzékelési adatok szélesebb körű alkalmazásokkal rendelkeznek. Például felhasználhatók a kukorica lehullott területének kinyerésére több textúra-jellemző alapján, a levelek érettségi szintjének tükrözésére a gyapot érettségi szakaszában az NDVI index segítségével, és abszcizinsav-kijuttatási előírástérképek létrehozására, amelyek hatékonyan irányíthatják az abszcizinsav permetezését a gyapotra, hogy elkerüljék a növényvédő szerek túlzott kijuttatását, és így tovább. A mezőgazdasági területek monitoringjának és kezelésének igényei szerint az informatizált és digitalizált mezőgazdaság jövőbeli fejlődésének elkerülhetetlen trendje az UAV távérzékelési adatainak folyamatos feltárása és alkalmazási területeinek bővítése.
Közzététel ideje: 2024. dec. 24.