Droner kan bære en række fjernmålingssensorer, som kan indhente flerdimensionelle, højpræcisionsoplysninger om landbrugsjord og udføre dynamisk overvågning af flere typer landbrugsjordsoplysninger. Sådanne oplysninger omfatter primært oplysninger om afgrøders geografiske fordeling (landbrugsjordslokalisering, identifikation af afgrødeart, arealestimering og dynamisk overvågning af ændringer, udvinding af markinfrastruktur), oplysninger om afgrødevækst (afgrødefænotypiske parametre, ernæringsindikatorer, udbytte) og dynamik i afgrødevækststressfaktorer (markfugt, skadedyr og sygdomme).
Rumlig information om landbrugsjord
Rumlig placeringsinformation om landbrugsjord omfatter geografiske koordinater for marker og afgrødeklassificeringer opnået gennem visuel diskrimination eller maskingenkendelse. Markgrænserne kan identificeres ved hjælp af geografiske koordinater, og plantningsarealet kan også estimeres. Den traditionelle metode til digitalisering af topografiske kort som basiskort for regional planlægning og arealestimering har dårlig aktualitet, og forskellen mellem grænseplaceringen og den faktiske situation er enorm og mangler intuition, hvilket ikke er befordrende for implementeringen af præcisionslandbrug. UAV-fjernmåling kan indhente omfattende rumlig placeringsinformation om landbrugsjord i realtid, hvilket har de uforlignelige fordele ved traditionelle metoder. Luftbilleder fra HD-digitale kameraer kan realisere identifikation og bestemmelse af grundlæggende rumlig information om landbrugsjord, og udviklingen af rumlig konfigurationsteknologi forbedrer præcisionen og dybden af forskningen i information om landbrugsjords placering og forbedrer den rumlige opløsning, samtidig med at elevationsinformation introduceres, hvilket giver en finere overvågning af rumlig information om landbrugsjord.
Information om afgrødevækst
Afgrødevækst kan karakteriseres ved information om fænotypiske parametre, ernæringsindikatorer og udbytte. Fænotypiske parametre omfatter vegetationsdække, bladarealindeks, biomasse, plantehøjde osv. Disse parametre er indbyrdes forbundne og karakteriserer tilsammen afgrødevækst. Disse parametre er indbyrdes forbundne og karakteriserer tilsammen afgrødevækst og er direkte relateret til det endelige udbytte. De er dominerende i forskning i overvågning af landbrugsinformation, og flere undersøgelser er blevet udført.
1) Afgrødefænotypiske parametre
Bladarealindekset (LAI) er summen af det ensidige grønne bladareal pr. overfladearealenhed, hvilket bedre kan karakterisere afgrødens absorption og udnyttelse af lysenergi og er tæt forbundet med afgrødens materialeakkumulering og slutudbytte. Bladarealindekset er en af de vigtigste afgrødevækstparametre, der i øjeblikket overvåges af UAV-fjernmåling. Beregning af vegetationsindekser (forholdsvegetationsindeks, normaliseret vegetationsindeks, jordforbedringsvegetationsindeks, differensvegetationsindeks osv.) med multispektrale data og etablering af regressionsmodeller med ground truth-data er en mere moden metode til at invertere fænotypiske parametre.
Overjordisk biomasse i afgrøders sene vækststadium er tæt forbundet med både udbytte og kvalitet. I øjeblikket bruger biomasseestimering ved hjælp af drone-fjernmåling i landbruget stadig hovedsageligt multispektrale data, udtrækker spektrale parametre og beregner vegetationsindeks til modellering; rumlig konfigurationsteknologi har visse fordele i biomasseestimering.
2) Afgrødernes ernæringsmæssige indikatorer
Traditionel overvågning af afgrøders ernæringsstatus kræver markprøvetagning og indendørs kemisk analyse for at diagnosticere indholdet af næringsstoffer eller indikatorer (klorofyl, nitrogen osv.), mens UAV-fjernmåling er baseret på det faktum, at forskellige stoffer har specifikke spektrale reflektans-absorptionsegenskaber til diagnose. Klorofyl overvåges baseret på det faktum, at det har to stærke absorptionsregioner i det synlige lysbånd, nemlig den røde del af 640-663 nm og den blåviolette del af 430-460 nm, mens absorptionen er svag ved 550 nm. Bladfarve og teksturkarakteristika ændrer sig, når afgrøder har mangler, og at opdage de statistiske karakteristika for farve og tekstur, der svarer til forskellige mangler og relaterede egenskaber, er nøglen til næringsstofovervågning. I lighed med overvågning af vækstparametre er udvælgelsen af karakteristiske bånd, vegetationsindekser og forudsigelsesmodeller stadig hovedindholdet i undersøgelsen.
3) Afgrødeudbytte
At øge afgrødeudbyttet er hovedmålet med landbrugsaktiviteter, og præcis estimering af udbytte er vigtig for både landbrugsproduktion og ledelsesbeslutningstagende afdelinger. Talrige forskere har forsøgt at etablere udbytteestimeringsmodeller med højere forudsigelsesnøjagtighed gennem multifaktoranalyse.
Landbrugsfugtighed
Landbrugsjordens fugtighed overvåges ofte ved hjælp af termiske infrarøde metoder. I områder med høj vegetationsdække reducerer lukningen af bladstomata vandtab på grund af transpiration, hvilket reducerer den latente varmestrøm ved overfladen og øger den følsomme varmestrøm ved overfladen, hvilket igen forårsager en stigning i kronetemperaturen, som betragtes som temperaturen i planternes krone. Da afspejling af afgrødernes energibalance med vandstressindekset kan kvantificere forholdet mellem afgrødernes vandindhold og kronetemperaturen, kan den kronetemperatur, der opnås ved hjælp af den termiske infrarøde sensor, afspejle landbrugsjordens fugtighedsstatus. Bar jord eller vegetationsdække i små områder kan bruges til indirekte at invertere jordfugtigheden med temperaturen i undergrunden, hvilket er princippet om, at: når vandets specifikke varme er stor, ændrer varmen sig langsomt, så den rumlige fordeling af temperaturen i undergrunden i løbet af dagen kan indirekte afspejles i fordelingen af jordfugtighed. Derfor kan den rumlige fordeling af dagtemperaturen i undergrunden indirekte afspejle fordelingen af jordfugtighed. Ved overvågning af kronetemperaturen er bar jord en vigtig interferensfaktor. Nogle forskere har undersøgt forholdet mellem bar jordtemperatur og afgrødernes bunddække, klarlagt forskellen mellem målingerne af kronetemperaturen forårsaget af bar jord og den sande værdi og brugt de korrigerede resultater i overvågningen af landbrugsjordens fugtighed for at forbedre nøjagtigheden af overvågningsresultaterne. I den faktiske landbrugsproduktionsstyring er markfugtlækage også i fokus, og der har været undersøgelser, der bruger infrarøde billeder til at overvåge fugtlækage i vandingskanaler, hvor nøjagtigheden kan nå op på 93 %.
Skadedyr og sygdomme
Brugen af nær-infrarød spektral reflektansovervågning af planteskadedyr og -sygdomme er baseret på: blade i det nær-infrarøde område reflekteres af svampevævet og hegnets vævskontrol, sunde planter, disse to vævshuller fyldt med fugt og ekspansion, er en god reflektor af forskellige stråler; når planten er beskadiget, er bladet beskadiget, vævet visner, vandet reduceres, den infrarøde refleksion reduceres, indtil den går tabt.
Termisk infrarød temperaturovervågning er også en vigtig indikator for afgrødeskadedyr og sygdomme. Planter under sunde forhold, primært gennem kontrol af bladenes åbning og lukning af stomata og transpirationsregulering, opretholder stabiliteten af deres egen temperatur. I tilfælde af sygdom vil der forekomme patologiske ændringer, og patogen-vært-interaktionerne i patogenen på planten, især de transpirationsrelaterede aspekter af påvirkningen, vil bestemme den inficerede del af temperaturstigningen og -faldet. Generelt fører plantemåling til en deregulering af stomataåbningen, og dermed er transpirationen højere i det syge område end i det sunde område. Den kraftige transpiration fører til et fald i temperaturen i det inficerede område og en højere temperaturforskel på bladoverfladen end i det normale blad, indtil nekrotiske pletter opstår på bladoverfladen. Cellerne i det nekrotiske område er fuldstændig døde, transpirationen i den del er fuldstændig tabt, og temperaturen begynder at stige, men fordi resten af bladet begynder at blive inficeret, er temperaturforskellen på bladoverfladen altid højere end på en sund plante.
Andre oplysninger
Inden for overvågning af landbrugsjord har fjernmålingsdata fra droner en bredere vifte af anvendelser. For eksempel kan de bruges til at udtrække faldne majsarealer ved hjælp af flere teksturfunktioner, afspejle bladenes modenhedsniveau i bomuldens modningsstadium ved hjælp af NDVI-indekset og generere forskrivningskort over abscisinsyre, der effektivt kan guide sprøjtningen af abscisinsyre på bomuld for at undgå overdreven anvendelse af pesticider osv. I henhold til behovene inden for landbrugsjordovervågning og -forvaltning er det en uundgåelig tendens for den fremtidige udvikling af informatiseret og digitaliseret landbrug løbende at udforske informationen i droner og udvide dens anvendelsesområder.
Opslagstidspunkt: 24. dec. 2024