基于无人机遥感简析烟田监测技术的应用现状

尹 慧，蒋云雨，姜自斌，周 龙，武 博

（1.山东临沂烟草有限公司平邑分公司，山东 临沂 273300；2.山东临沂烟草有限公司，山东 临沂 276000）

烟草种植是中国农业领域的重点内容，比如平邑地区，烟草种植就比较大。以2021年为例，平邑烟草公司种植1.15万亩，亩种植1200株，亩产130 kg；在种植过程中，烟草常见的病虫害有病毒病、黑茎病、烟青虫以及蚜虫。因为烟草种植面积广泛，进行管理有一定难度，借助无人机遥感技术，可以实现对种植面积、种植株数、产量预估、病虫害监测、灾后评估受灾面积、水分检测、土壤水分监测等方面的远程监测，不仅可以保证对烟草种植的全过程跟踪，还可以减轻种植人员的工作量，具有多重意义。

1 无人机遥感系统概述

无人机遥感技术就是以无人机设备为载体，植入遥感系统，借助其他先进技术的支持，进行无人操控的远程监控技术，可以在高空中监测地面上的事物，包括植被。该系统还可以实时拍摄现场信息，传输给计算机中心进行处理。同时该技术可以实现自动化数据分析、建模和处理应用，快捷、灵活、经济性强。而且无人机本身体积小，质量轻，结构比较牢固，可以持续运行，运维便利，使用成本较低，所以在多个领域出现广泛应用，比如环境监测、城市管理、灾后救援等方面。

2 烟田监测技术路线

2.1 数据获取

包括大范围和小范围的数据获取，对于大范围获取，选择的是固定翼无人机。这需要先设计航线，申请空城，对地面外业测量做好规划，之后进行航摄飞行，拍摄过程中实时下载航片，同时进行格式转化，检查航片质量是否合格，如合格，即对影像数据进行预处理，对最终监测成果进行整理和验收。如果航片质量检查不合格，则需要进行补飞设计，重新飞一遍，最终获取质量合格的航片。但是该设备的使用需要事先设计监测程序，结合烟田的地形、地势、高差、政区、航高、方向等因素，综合进行设计，保证可以清晰准确的获取想要的数据信息。对于小范围样本获取，选择四旋翼无人机，但其使用前提是事先选择好监测区域，保证有代表性，在区域内设置控制点，计算出所选区域的实际面积，利用设备进行航拍，获得清晰影像图片，然后对烟田管理事项进行统计分析[1]。

2.2 数据处理

在获取航拍到的影像图片之后，利用计算机的软件程序，将图像复原，原型就是当初航拍的位置。这样可以计算出航拍地点的坐标，从而在大地图上建立起三维虚拟模型，最终形成真实的原地区景象图。最后是根据影像进行计算，得出烟草的种植密度，最终获得面积和植株数量。具体流程是：无人机影像及pos数据-提取特征点，进行影像匹配-空三解算与区域网平差-影像拼接输出全景图-矢量绘制-（纳入密度参数）-自动统计面积及植株数。

3 无人机遥感技术在烟田监测的具体应用

3.1 估测种植面积

烟草种植面积是关系到对烟田管理和发展决策的基础，对种植面积进行估测有助于掌握烟草的种植情况，掌握实际种植面积，从而可以预测当年的烟叶产量。过去进行监管一般是借助GPS技术，对烟田位置进行定位，然后组织从业人员进行人工丈量，通过丈量数据进行计算，得出预测值；虽然这样做比较准确，但费时费力，从业人员的工作量很大，而且只能一次性丈量小面积的烟田，效率不高。而利用该技术可以直接拍摄清晰影像，传输到计算机中可以转化成图片，按照比例关系进行处理和计算，明确烟田的区域范围，然后支持对面积的估测[2]。

3.2 监测烟草长势

烟草作为一类经济作物，主要是依靠叶片产量获取经济收益。这意味着烟草的长势对其产量有直接影响。在大面积种植的情况下，针对长势进行监测是借助遥感卫星，获取所种植的烟草的光谱信息，结合地形条件进行综合分析，建立起烟草监测模式，直观监测烟草长势，相关数据还可以指导烟草种植工作，分析存在的问题，引导先进技术的使用等。系统中纳入高光谱成像技术，可以用于获取不同尺度上的农作物长势监测、农田环境参数，同时还可以进行农学参数反演等工作。操作人员从高光谱影像上提取的地物光谱精度较高，可以满足监测要求，同时监测图片可以帮助从业人员计算烟草的长势指标，进而综合数据行程空间分布图，用于对烟草产量情况进行直观展示[3]。

3.3 监测烟草病虫害及产量

借助该技术，通过远程操作的方式，对病虫害类型以及破坏程度进行全方位勘察和巡视，可以直观和生动的反映出病虫害发生的状态，精准定位病害区域，为后续防治工作奠定基础。该技术可以将勘查结果以图片的方式实时发送到移动终端中，以供技术人员进行分析。因为烟田中出现病虫害的情况比较普遍，而如果单靠人工进行肉眼观察，很难及时发现病虫害的苗头，一般都是在危害比较严重后才能发现，影响到防治工作开展。而借助该技术，可以实现24小时不间断监控，通过事先预设的程序，如果拍摄到的烟田影像图片出现异常，设备会做出警示，提醒种植和监测人员关注，及时对病虫害进行处理。

产量估测的精准度，对于种植人员决策何时投入市场，如果控制烟草生长状况等有关键意义。因为烟草种植受很多因素影响，特别是自然条件，如果当地出现恶劣气候，就可能影响烟草生长。过去进行烟草产量估测一般是选择用植株数量、长势等预测，或者直接询问有经验的烟农进行估算，很受人为因素的干扰，并且给出的结果难以量化。但是该技术可以解决这些问题，借助该技术对烟田进行监测，定期通过收集到的影像图片计算预测产量，如果出现下降趋势，要及时派遣专家进行观测处理，解决阻碍烟草生长的问题。

3.4 在病虫害防治方案制定和执行中

首先是利用该技术获得的烟田生长勘察图片比较清晰，技术人员进行分析可以明确烟田中所发生的病虫害的类型和特点，了解危害范围。特别是对于偏僻、陡峭的地区，依靠人工进行病虫害防治有些困难，而借助该技术可以发挥优势，减少对人工的依赖，提升防治工作的水平。其次，该技术可以适当搭载一些农药，然后飞行到特定的区域中喷洒，扩大病虫害的防治面积，减少人力的应用。利用互联网技术，可以实现对无人机的远程操控，这样就可以在需要治理的区域自动化喷洒药物，提高工作的效率。而且无人机本身的转动会扩大药物喷洒的覆盖面，促使药物穿透到树木中，提高防治效果。另外，该技术的应用需要与其他适宜技术相配合，精准确定病虫害发生最严重的地方，进行针对性控制。

4 结语

在烟草种植工程中，借助无人机遥感技术，科学规划监测作业流程，可以获得高精度、实时的烟田影像，对影像内容进行分析，可以掌握烟田的种植面积、估算产量、防治病虫害等，对烟草科学种植有积极的作用。