旋翼无人机的农业低空高光谱遥感技术探讨

段新宇

（黑龙江省农业科学遥感技术中心，哈尔滨 150086）

旋翼无人机的农业低空高光谱遥感技术探讨

段新宇

（黑龙江省农业科学遥感技术中心，哈尔滨 150086）

旋翼无人机搭载高光谱遥感设备，利用反射光谱探测作物信息，由于无人机的轻便性，低空飞行特点，使得该项技术在农业领域的运用优势较高空卫星遥感技术更明显，不仅成本低，而且能高效、灵活地实时获取大面积、高空间分辨率的农作物信息。文章介绍该技术的发展及应用，以期为农业生产提供帮助。

旋翼无人机 农业 高光谱 遥感技术

随着我国农业现代化的发展，对农作物的管理要求更高，需要更科学、精准的管理模式，农业规模化发展需要对大面积农作物进行精确和实时快速的监测，以掌握农作物的生长发育情况，对养分和水分的需求信息，为施肥、浇灌、喷洒农药等田间管理提供科学依据。为实现这一目标，必须先建立数字化管理的农业基础，需要采集大量数据。近年来，旋翼无人机在农业领域的利用给农业生产数据采集带来了极大便利，促进了农业管理现代化的发展，特别是无人机的低空农作物成像高光谱遥感技术，值得进一步探讨。

1 旋翼无人机以及高光谱遥感技术的概念

1.1 旋翼无人机概念

旋翼无人机是一种利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人多旋翼飞行器，按飞行高度分为高空、低空无人机。运用在农业领域的一般是低空无人机。

1.2 高光谱遥感技术的概念

高光谱遥感技术全称为高光谱分辨率遥感技术，是利用电磁波（波段＜10 nm）获取有关数据；高光谱图像是由成像光谱仪获取，像光仪为每个像元提供数十至数百个窄波段光谱信息，产生一条完整而连续的光谱曲线，在成像过程中，利用成像光谱仪以纳米级的光谱分辨率，以几十或几百个波段同时对地表地物成像，能够获得地物的连续光谱信息，能实现地物空间信息、辐射信息、光谱信息的同步获取，宽波段遥感中不可探测的物质，在高光谱中都能被探测到。该技术是近些年来迅速发展起来的一种全新遥感技术，是集探测器技术、计算机技术、信息处理技术于一体的综合性技术，有巨大的应用价值和广阔的发展前景。

2 农业遥感技术的发展

根据有关资料，农业是遥感技术最先投入使用的领域，也是通过遥感技术的使用收益比较明显的领域。在美国，统计数据表明，农业遥感的收益占遥感应用总收益的70%。在农业领域，遥感技术被广泛运用在资源调查、农作物产量摸底等方面。近年来，随着无人机技术的快速发展，给高光谱遥感技术发展提供了很好的搭载平台，从原来的高空卫星遥感技术到发展至今的无人机低空高光谱遥感技术，遥感技术在农业领域的运用成本降低了，精度却更高了，为现代农业的规模化、精确化发展提供了良好的机遇。

3 旋翼无人机的农业低空遥感技术运用

无人机的低空农作物成像光谱遥感是利用旋翼无人机搭载高光谱遥感设备，利用反射光谱探测作物信息，由于无人机的轻便性，低空飞行特点，使得这项技术在农业领域的运用优势较高空卫星遥感技术更有优势，不仅成本低，而且能高效、灵活地实时获取大面积、高空间分辨率的农作物信息。在具体使用中，结合先进的信息技术，建立基于特定目标数据的统计模型，能够进一步实现农作物生长情况和作物灾害现象的光谱反演。

我国已经利用无人机和成像光谱仪结合，研制出基于无人机的农业低空高光谱的新型遥感技术平台，可以遥感获取到高分辨率、图谱合一的数据。另外，结合卫星遥感，能对不同区域、不同品种作物的监测更全面。可以满足现代农业生产对农作物生产管理的需求，为精准农业信息获取的难题提供了优秀的解决方案。在2015年，我国陕西首次采用无人机搭载微型高光谱成像仪，先后2次成功获取了杨凌揉谷试验区近3 km2的高光谱数据，这些数据质量均达到了预期标准。经过分析、处理采集到的数据，准确地判断出了植物的生长状况以及土壤内有机物含量等信息。

4 结语

利用大数据分析农作物长势、病虫害和农田墒情等信息可以让农业生产更加精准高效。而利用无人机的低空高光谱遥感技术能方便快捷地获取大数据资源，该项技术运用成本相对较低，能够克服传统航天技术代价高、时效性不强等难题，有利于农业领域开展大范围，高频次的数据获取，研究意义重大。

[1] 王人潮，蒋亨显，王珂，等．论中国农业遥感与信息技术发展战略．科技通报，1999，15（1）：1～7