（原標(biāo)題：【盤點(diǎn)】無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)上的12個(gè)潛在應(yīng)用）
在剛剛過(guò)去的2015年中，無(wú)人機(jī)絕對(duì)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(wú)人機(jī)的生產(chǎn)洪流中。
盡管無(wú)人機(jī)在我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域火起來(lái)的方式是以植保作業(yè)為主，但除此之外，無(wú)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(lái)，美國(guó)多所高校和企業(yè)都在進(jìn)行無(wú)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(wú)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(guó)媒體報(bào)道了無(wú)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(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)無(wú)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(wú)數(shù)個(gè)理由能夠令人對(duì)無(wú)人機(jī)產(chǎn)生興趣。在接下來(lái)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(shuō)，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)將會(huì)占據(jù)未來(lái)市場(chǎng)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(lái)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(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的一大阻礙是缺乏采用無(wú)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(lái)自北達(dá)科他州立大學(xué)的農(nóng)業(yè)裝備專家John Nowatzki說(shuō)。
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(duì)無(wú)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(duì)無(wú)人機(jī)技術(shù)都十分感興趣，”他說(shuō)。“我們的研究將會(huì)為這些人和公司提供成功將無(wú)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(wú)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(shí)別出苗率和作物密度
研究人員對(duì)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(cè)量（一次在播種一周后，一次在播種12天后）。在此期間，無(wú)人機(jī)對(duì)測(cè)定點(diǎn)采集了多光譜圖像數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)校正、標(biāo)定和處理后，就可以將作物從附近的植被中識(shí)別出來(lái)。進(jìn)而，每平米的作物密度將會(huì)被計(jì)算出來(lái)，然后生成作物密度圖。
DraganflyerX4-C無(wú)人機(jī)
應(yīng)用情況：DraganflyerX4-C無(wú)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(guò)MATLAB軟件進(jìn)行密度計(jì)算。
“無(wú)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(cè)，”卡林頓研究推廣中心的Mike Ostlie說(shuō)，“無(wú)人機(jī)被用于玉米植被密度信息測(cè)量，并在地面對(duì)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(shí)別氮不足的小麥和玉米
當(dāng)玉米處于不同生長(zhǎng)階段時(shí)，研究人員利用光學(xué)傳感器來(lái)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(zhǎng)勢(shì)和營(yíng)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(duì)氮的需求量）。
無(wú)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(cè)氮供給不足的作物。
應(yīng)用情況：由圖像得來(lái)的歸一化植被指數(shù)數(shù)值與地面實(shí)際測(cè)量而得的數(shù)值進(jìn)行比較，從而使無(wú)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(shí)別氮元素供給不足的小麥。
“我們將由無(wú)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(duì)比，”Ostlie說(shuō)，“這兩個(gè)平臺(tái)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(píng)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(lái)識(shí)別田地中早期作物的產(chǎn)量潛力、營(yíng)養(yǎng)水平、長(zhǎng)勢(shì)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(wú)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(cè)春小麥和硬粒小麥的產(chǎn)量潛能。”Ostlie說(shuō)。
4.了解疾病癥狀
無(wú)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(shí)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病（白色霉）。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(cè)作物的蟲害情況，來(lái)決定殺蟲劑應(yīng)用的需求區(qū)域和劑量。
Geo Blu Explorer無(wú)人機(jī)被應(yīng)用與搜索由于蟲害、疾病、營(yíng)養(yǎng)不足以及水分不足而產(chǎn)生的作物生長(zhǎng)問(wèn)題
應(yīng)用情況：蟲害和識(shí)別研究尚在調(diào)研中。
6.監(jiān)測(cè)雜草侵害
農(nóng)民需要監(jiān)測(cè)作物的雜草侵害情況，來(lái)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(wú)人機(jī)采集的初步圖像掃描也不能，”Ostlise強(qiáng)調(diào)，“然而，通過(guò)無(wú)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(zhǎng)的雜草區(qū)域能夠被繪制出來(lái)，被用于除草劑施用和中耕操作。”
7.監(jiān)測(cè)作物水分需求狀況
農(nóng)民需要監(jiān)測(cè)作物的水分需求狀況，來(lái)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(cè)耕作和作物輪作對(duì)作物出苗率、長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量的影響，來(lái)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(cè)牛群的繁殖活動(dòng)
繁殖成功率對(duì)獲得能夠盈利的牛肉產(chǎn)量至關(guān)重要。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(wèn)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(chǎng)的表層溫度
牛場(chǎng)的管理人員需要監(jiān)測(cè)牛場(chǎng)的表層溫度，并將其與動(dòng)物的體溫聯(lián)系起來(lái)，來(lái)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(cè)量不同墊料的表層溫度。無(wú)人機(jī)將采集牛場(chǎng)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(cè)牧場(chǎng)中的病牛
養(yǎng)殖者需要盡快識(shí)別出牧場(chǎng)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(shí)別具有破壞行為的牲畜
每天將會(huì)對(duì)牛群進(jìn)行3次監(jiān)測(cè)，以識(shí)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(duì)比，以保證無(wú)人機(jī)獲取數(shù)據(jù)的精確度，從而識(shí)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(wú)人機(jī)的應(yīng)用仍處于嬰兒時(shí)期，”Ostlie說(shuō)，“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。”
?