UAV's kunnen een verscheidenheid aan remote sensing-sensoren aan boord hebben, die multidimensionale, zeer nauwkeurige informatie over landbouwgrond kunnen verkrijgen en dynamische monitoring van verschillende soorten landbouwgrond kunnen realiseren. Dergelijke informatie omvat voornamelijk informatie over de ruimtelijke verspreiding van gewassen (lokalisatie van landbouwgrond, identificatie van gewassoorten, schatting van het areaal en dynamische monitoring van veranderingen, extractie van veldinfrastructuur), informatie over gewasgroei (fenotypische gewasparameters, voedingsindicatoren, opbrengst) en dynamiek van gewasgroeistressfactoren (vocht in het veld, plagen en ziekten).
Ruimtelijke informatie over landbouwgrond
Ruimtelijke locatie-informatie van landbouwgrond omvat geografische coördinaten van akkers en gewasclassificaties verkregen door visuele discriminatie of machinale herkenning. De perceelgrenzen kunnen worden geïdentificeerd aan de hand van geografische coördinaten, en ook het beplante gebied kan worden geschat. De traditionele methode van het digitaliseren van topografische kaarten als basiskaart voor regionale planning en gebiedsschatting is niet tijdrovend en het verschil tussen de grenslocatie en de werkelijke situatie is enorm. Bovendien ontbreekt intuïtie, wat niet bevorderlijk is voor de implementatie van precisielandbouw. UAV-remote sensing kan in realtime uitgebreide ruimtelijke locatie-informatie van landbouwgrond verkrijgen, wat de onvergelijkbare voordelen van traditionele methoden biedt. Luchtfoto's van digitale high-definitioncamera's kunnen de identificatie en bepaling van basisruimtelijke informatie over landbouwgrond realiseren. De ontwikkeling van ruimtelijke configuratietechnologie verbetert de precisie en diepgang van het onderzoek naar locatie-informatie over landbouwgrond en verbetert de ruimtelijke resolutie, terwijl hoogte-informatie wordt geïntroduceerd, wat zorgt voor een nauwkeurigere monitoring van ruimtelijke informatie over landbouwgrond.
Informatie over gewasgroei
Gewasgroei kan worden gekarakteriseerd aan de hand van informatie over fenotypische parameters, voedingsindicatoren en opbrengst. Fenotypische parameters zijn onder andere vegetatiebedekking, bladoppervlakte-index, biomassa, planthoogte, enz. Deze parameters zijn onderling verbonden en karakteriseren samen de gewasgroei. Ze zijn direct gerelateerd aan de uiteindelijke opbrengst. Ze spelen een dominante rol in onderzoek naar landbouwinformatiemonitoring en er zijn meer studies uitgevoerd.
1) Gewasfenotypische parameters
De bladoppervlakte-index (LAI) is de som van het eenzijdige groene bladoppervlak per oppervlakte-eenheid, wat de absorptie en benutting van lichtenergie door het gewas beter kan karakteriseren en nauw verband houdt met de materiaalaccumulatie en de uiteindelijke opbrengst van het gewas. De bladoppervlakte-index is een van de belangrijkste gewasgroeiparameters die momenteel worden gemonitord met UAV-remote sensing. Het berekenen van vegetatie-indexen (ratio-vegetatie-index, genormaliseerde vegetatie-index, bodemconditie-vegetatie-index, verschil-vegetatie-index, enz.) met multispectrale data en het opstellen van regressiemodellen met grondwaarheidsgegevens is een meer volwassen methode om fenotypische parameters te inverteren.
Bovengrondse biomassa in de late groeifase van gewassen is nauw verbonden met zowel opbrengst als kwaliteit. Momenteel maakt biomassabepaling met behulp van UAV-remote sensing in de landbouw nog steeds voornamelijk gebruik van multispectrale data, worden spectrale parameters geëxtraheerd en wordt de vegetatie-index berekend voor modellering; ruimtelijke configuratietechnologie heeft bepaalde voordelen bij het bepalen van biomassa.
2) Voedingsindicatoren van gewassen
Traditionele monitoring van de voedingsstatus van gewassen vereist veldbemonstering en chemische analyse binnenshuis om de inhoud van voedingsstoffen of indicatoren (chlorofyl, stikstof, enz.) te diagnosticeren, terwijl UAV-remote sensing gebaseerd is op het feit dat verschillende stoffen specifieke spectrale reflectie-absorptiekarakteristieken hebben voor diagnose. Chlorofyl wordt gemonitord op basis van het feit dat het twee sterke absorptiegebieden heeft in de zichtbare lichtband, namelijk het rode deel van 640-663 nm en het blauwviolette deel van 430-460 nm, terwijl de absorptie zwak is bij 550 nm. Bladkleur en textuurkenmerken veranderen wanneer gewassen een tekort hebben, en het ontdekken van de statistische kenmerken van kleur en textuur die overeenkomen met verschillende tekorten en gerelateerde eigenschappen is de sleutel tot nutriëntenmonitoring. Net als bij de monitoring van groeiparameters vormt de selectie van karakteristieke banden, vegetatie-indices en voorspellingsmodellen nog steeds de belangrijkste inhoud van de studie.
3) Oogstopbrengst
Het verhogen van de gewasopbrengst is het belangrijkste doel van landbouwactiviteiten, en een nauwkeurige schatting van de opbrengst is belangrijk voor zowel de landbouwproductie als voor de besluitvorming van het management. Talrijke onderzoekers hebben geprobeerd om opbrengstschattingsmodellen te ontwikkelen met een hogere voorspellingsnauwkeurigheid door middel van multifactoranalyse.
Landbouwvocht
De vochtigheid van landbouwgrond wordt vaak gemeten met behulp van thermische infraroodmethoden. In gebieden met een hoge vegetatiebedekking vermindert het sluiten van bladmondjes het waterverlies door transpiratie, wat de latente warmtestroom aan het oppervlak vermindert en de voelbare warmtestroom aan het oppervlak verhoogt, wat op zijn beurt een stijging van de temperatuur van het bladerdak veroorzaakt, wat wordt beschouwd als de temperatuur van het bladerdak. Omdat de waterstressindex de energiebalans van het gewas weerspiegelt, kan deze de relatie tussen het watergehalte van het gewas en de temperatuur van het bladerdak kwantificeren. De temperatuur van het bladerdak, verkregen door de thermische infraroodsensor, kan de vochtigheidstoestand van het landbouwgebied weerspiegelen. Kale grond of een kleine vegetatiebedekking kan worden gebruikt om de bodemvochtigheid indirect om te keren met de temperatuur van de ondergrond. Dit principe is dat: de soortelijke warmte van water groot is, de temperatuur van de warmte langzaam verandert, waardoor de ruimtelijke verdeling van de temperatuur van de ondergrond gedurende de dag indirect kan worden weerspiegeld in de verdeling van bodemvocht. Daarom kan de ruimtelijke verdeling van de ondergrondse temperatuur overdag indirect de verdeling van bodemvocht weerspiegelen. Bij het monitoren van de temperatuur van het bladerdek is de kale bodem een belangrijke interfererende factor. Sommige onderzoekers hebben de relatie tussen de temperatuur van de kale bodem en de bodembedekking van gewassen bestudeerd, het verschil tussen de temperatuurmetingen van het bladerdek, veroorzaakt door de kale bodem, en de werkelijke waarde verduidelijkt, en de gecorrigeerde resultaten gebruikt bij het monitoren van de vochtigheid van landbouwgrond om de nauwkeurigheid ervan te verbeteren. Bij het daadwerkelijke beheer van landbouwgrond is vochtlekkage in het veld ook een aandachtspunt. Er zijn studies uitgevoerd met behulp van infraroodcamera's om vochtlekkage in irrigatiekanalen te monitoren; de nauwkeurigheid kan oplopen tot 93%.
Plagen en ziekten
Het gebruik van nabij-infrarood spectrale reflectiebewaking van plantenziekten en plagen, gebaseerd op: bladeren in het nabij-infrarood gebied van de reflectie door het sponsweefsel en de omheiningweefselcontrole, gezonde planten, deze twee weefselopeningen gevuld met vocht en uitzetting, is een goede reflector van verschillende straling; wanneer de plant beschadigd is, is het blad beschadigd, het weefsel verwelkt, het water wordt verminderd, de infraroodreflectie wordt verminderd totdat deze verloren gaat.
Thermische infraroodmeting van temperatuur is ook een belangrijke indicator voor plagen en ziekten in gewassen. Planten in gezonde omstandigheden, voornamelijk door de controle van het openen en sluiten van de huidmondjes van de bladeren en de transpiratieregulatie, handhaven de stabiliteit van hun eigen temperatuur; in geval van ziekte zullen pathologische veranderingen optreden. De interacties tussen de ziekteverwekker en de gastheer in de plant, met name de transpiratiegerelateerde aspecten, zullen bepalend zijn voor de temperatuurstijging en -daling in het aangetaste deel. Over het algemeen leidt plantdetectie tot een ontregeling van de huidmondjesopening, waardoor de transpiratie in het zieke gebied hoger is dan in het gezonde gebied. De krachtige transpiratie leidt tot een temperatuurdaling in het geïnfecteerde gebied en een groter temperatuurverschil op het bladoppervlak dan in het normale blad, totdat er necrotische vlekken op het bladoppervlak verschijnen. De cellen in het necrotische gebied zijn volledig dood, de transpiratie in dat deel is volledig verloren en de temperatuur begint te stijgen, maar omdat de rest van het blad geïnfecteerd begint te raken, is het temperatuurverschil op het bladoppervlak altijd hoger dan dat van een gezonde plant.
Overige informatie
Op het gebied van landbouwmonitoring hebben UAV-remote sensing-gegevens een breder scala aan toepassingen. Zo kan het bijvoorbeeld worden gebruikt om het gevallen maïsareaal te bepalen aan de hand van verschillende textuurkenmerken, om de rijpheid van bladeren tijdens de katoenrijpheid weer te geven met behulp van de NDVI-index, en om kaarten te genereren met voorschriften voor de toepassing van abscisinezuur. Deze kaarten kunnen effectief worden gebruikt om de bespuiting van abscisinezuur op katoen te sturen en overmatig gebruik van pesticiden te voorkomen, enzovoort. Gezien de behoeften van landbouwmonitoring en -beheer is het een onvermijdelijke trend voor de toekomstige ontwikkeling van geïnformatiseerde en gedigitaliseerde landbouw om de informatie uit UAV-remote sensing-gegevens continu te verkennen en de toepassingsmogelijkheden ervan uit te breiden.
Plaatsingstijd: 24-12-2024