基于无人机遥感技术的水稻产量预估技术研究

万孝军　叶冬梅

摘 要：我国作为农业大国，水稻产量规模与民生质量息息相关，传统种植业对于作物的产量预估都采用人工模式，效率低且精准度差，本文将结合无人机遥感技术特点，讨论现代化技术在精准获取信息、病虫害的治疗、水稻田间除草、低空作业直播等方面的作用，为提高预估质量，推进水稻种植业的发展做出有力参考。

关键词：无人机;遥感技术;水稻产量

无人机可以实现与中控设备的联系，通过影像显示田间的实际种植情况。近几年，我国各行各业都加大了对无人机监控的使用力度，因为其具有自动化、高效率、适应性强等优势，能够清楚的反映出水稻生产情况，帮助工作人员更好的预估出产量，并对病虫害防治、田间除草都可起到重要帮助。

一、无人机遥感技术的概念

无人机顾名思义为无人驾驶的飞行设备，其体积相比较于传统意义上的飞机来说小了数十倍。世界上最早使用无人机是在1917年前后，当时无人机的主要作用为军事勘查，随着时间的发展，无人机目前已经在地质水文勘测、林业管理、田间管理、城市建设等行业中得到充分的开发。20世纪80年代后，无人机上的传感器类型逐渐增加，且性能更加完善，续航时间也从原有的60min不断延长至全天乃至几十个小时。无人机遥感可以实现在线更新GIS数据库，帮助用户快速了解地面情况。例如：台湾大学就曾利用无人机拍摄低空地面图像，并放大分析垃圾堆积物的具体分布，对环境污染整治起到重要帮助。而我国一直以来都是农业大国，耕地面积可达到国土的1/3。传统的产业工作均依靠人力资源进行完成，例如：田间巡逻，记录水稻播种面积、除虫除草等等。种植人员不仅仅工作压力大，而且很容易出现纰漏。未来，在农业生产工作中应用无人机遥感技术已经是必然趋势，需要我们加以重视[1]。

二、水稻产量预估技术要点

（一）精准获取信息

未来农业生产必然会向着区域化、集约化、科学化、机械化、高效化及智能化等方向发展，尤其是，我国近几年快速发展的植保无人机技术，其能够提高农业信息精准度，符合农业航空的理念。无人机遥感技术还可以快速、无损、大范围的获取作物农情，并开展灵活操作。无人机对于场地的要求不高，起飞效率高、有着更好的作业质量，并且获得的数据具有更高的分辨率和质量。利用无人机搭载遥感传感器获取作物图像，通过图像拼接和融合技术，结合相关数据，对作物具体信息进行定量分析。例如：可以在获取植物冠层氮元素含量情况后，分析养分供给状况，并进行下一步处理。

（二）病虫害的治疗

使用遥感技术可以通过传感器反馈及时得到目标图像，然后由专家对图像光谱进行分析。目前水稻生产分布图在生成时使用到的技术有GPS、GIS两种。病虫害是目前对水稻生产总值影响最大的问题，情况严重时还会导致巨大产额损失。根据世界粮食农业组织分析，每年全球因为病虫害而损失的粮食约占据总粮产量的25%。具体到虫害为14%、病害为11%。可发现的虫害种类就高达1000多种，一旦爆发必然会对种植全局产生影响。使用无人机遥感技术可以有效获取地面田间信息，例如：生长环境、病虫害情况、水稻长势等等。提高对病情、虫害的了解，然后再根据实际农情开展精准施药、精准施肥等等。

（三）水稻田间除草

除草是保证水稻产量的基础性工作，如果田间杂草得不到及时处理，会导致水稻养分不足，影响最终经济效益。在种植生产时，应从而封闭除草、茎叶除草、一次性除草三方面开展。首先封闭除草就是使用无人机在土壤上喷涂均匀的药物，等到杂草生长出来后，会立刻接触到农药层，然后失去生命活性，从而达到除草目标。而茎叶除草就是通过调整飞行高度来实现对农药到茎叶的喷洒，这种方式安全性比较高，且无人机效率较高，可大大缩短工作周期，水稻长势不会受到任何负面影响，周围药害问题也会对应减小。一次性除草应用频率相比较上述两种来说比较少，在水稻播种后的15-20天内，采用植保无人机喷施封闭和茎叶混合除草剂到水稻田上，达到对水稻田中杂草一次性除去。

（四）低空作业直播

2014年到2015年，我国全国范围内水稻生产总量为2.06亿吨，并呈现出不但上涨的态势。为了更好的应对如此庞大的产量预估工作量，就必然要引用无人机遥感技术。而无人机直播可以通过搭载种子，统一飞行并撒播。2019年4月，我国四川省岳池县就进行无人机直播技术现场交流会，在使用无人机播种时，一亩地的播种工作仅用了20分钟就完成了，全程除了一名技术人员外，并没有使用任何人工才做。播种速度提高了近20倍。这样一来，水稻种植从播种到产量预估都得到全面的信息化发展，使用無人机遥感技术进行播种，效率相比较于传统人工模式，提高了近20倍，这样一来农业生产所需劳动力也大大减少，清减下来的人力资源可以投入到其他人力生产活动当中，实现资源利用率的最大化。但是需要注意的，在开始直播前，应对田间做好预处理工作，确保除杂、蓄水、平整等工作的质量。未来，建立在无人机遥感技术基础上的低空作业直播仍将不断发展，从而推进水稻种植行业的可持续发展[2]。

三、结论

综上所述，利用传感器反射的植物光谱可及时掌握田间水稻产量情况，通过搭载数码相机，反映水稻光谱系数。但是该技术在投入使用时仍存在成本过高、专业技术人员匮乏、认同度低等问题。需要我们做好基层宣传工作，并对投入成本加以控制，使遥感技术与农业生产之间更加适配，为提高经济效益打好基础。

参考文献：

[1]南聪强.浅谈无人机航空遥感技术在土地勘测定界中的应用[J].世界有色金属，2019（16）：242-243.

[2]于堃，单捷，王志明，等.无人机遥感技术在小尺度土地利用现状动态监测中的应用[J].江苏农业学报，2019，35（04）：853-859.

项目：本文系江苏农林职业技术学院科技项目（项目编号：2018kj38）

作者简介：万孝军（1978-），男，副教授，高工，研究方向：建筑工程，园林工程;叶冬梅（1984-），女，硕士研究生，高级工程师，摄影测量与遥感专业，主要研究遥感AI识别与信息提取。