遥感技巧怎么样行使于农业,湖北省第二次将农

相比中国,美国、日本等发达国家无人机运用较早。据统计,目前,美国拥有无人机4000多架,能完成其国内60%以上的农药喷洒;日本有无人机3000多架,能完成其国内45%的病虫害防治;韩国2003年开始引进无人机,目前已拥有500架。国外的无人植保机发展关注哪些方面的问题?本报记者对2017世界精准农业航空会议相关材料进行了整理。

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第一农经网 日前,江西省首次将农用无人机纳入购置补贴,对新型经营主体所购买设备资金的50%予以补助,单个经营主体本项目最高补贴可达20万元。记者了解,江西省并非首家,国内其他省市也已陆续将农用无人机纳入购置补贴。业内人士称,目前由于国家标准缺失,我国农用无人机尚未被纳入中央财政资金的补贴范围,但部分省市已经先一步将其纳入补贴范畴。各省市财政补贴方案的出炉,会促使农民和一些农业服务组织购买植保无人机的热度上升。此外,对于促进农业结构调整,保护自然资源与生态环境,以及促进农用无人机行业快速发展等方面均起到了积极推进作用。

美国农业部农业科学研究署航空应用小组高级研究员BradleyK.Fritz:

一、什么是遥感?

遥感(remotesensing)是指一种非接触的、远距离的探测技术。是通过人造地球卫星上的遥测仪器把对地球表面实施感应遥测和资源管理的监视(如树木、草地、土壤、水、矿物、农家作物、鱼类和野生动物等的资源管理)结合起来的一种新技术。遥感技术具有覆盖面积大、重访周期短、获取成本相对低等优势,对大面积露天农业生产的调查、评价、监测和管理具有独特的作用。

ca266亚洲城唯一官网,一、政策利好:行业标准有望出台

美国现在有4000多架飞机在运作,其中20%是人工驾驶的飞机,均在进行杀虫活动。另外,固定翼飞机被广泛使用,一小部分是直升机。美国农业航空应用最主要的作物有玉米、大麦、小麦、大豆、苜蓿。

二、农业遥感的发展

从20世纪70年代出现民用资源卫星后,农业成为遥感技术最先投入应用和收益显著的领域。特别是随着高空间、高光谱和高时间分辨率遥感数据的出现,农业遥感技术在长时间序列作物长势动态监测、农作物种类细分、田间精细农业信息获取等关键技术方面得到了突破。农业遥感监测主要以作物、土壤为对象,利用地物的光谱特性,被用来进行作物长势、作物品质、作物病虫害等方面的监测。

由于遥感技术具有覆盖面积大、重访周期短的特点,因此主要应用于大面积农业生产的调查、评价、监测和管理,其在农业中的应用按内容归纳为下列4类:

1、农业资源调查。包括耕地资源、土壤资源等现状资源的调查,以及土地荒漠化和盐渍、农田环境污染、水土流失等动态监测,提供各类资源的数量、分布和变化情况,以及基于调查的各类资源评价,提出应该采取的对策,用于农业生产的组织、管理和决策。

2、农作物估产。包括小麦、玉米、水稻、棉花等大宗农作物的长势监测和产量预测,也包括牧草地产草量估测、果树长势监测等。

3、农业灾害预报。包括农作物病虫害、冷冻害、洪涝旱灾、干热风等动态监测,以及灾后农田损毁、作物减产等损失调查和评估。

4、精准农业。主要是利用高空间分辨率的卫星数据进行农田面积和分布的现状调查,以及针对农田精准化施肥、施药和灌溉进行的农田尺度的作物长势、病虫害和土壤水分等信息的监测。

5、针对不同的应用,不同空间分辨率的光学遥感与微波遥感优势各异。如高空间分辨率的遥感数据主要应用田间尺度的精确农业,而高时间分辨率广覆盖遥感数据主要应用于大面积农作物长势监测。

近几年来,我国对于农用无人机的推广和应用愈加重视。2015年,河南省专门制定了《河南省农用航空器购置补贴试点方案》,选择农用航空器作为农机新产品补贴试点产品。同年8月,湖北安陆市农业局也发布了相关公告,对购置农用农用无人机进行专项补贴。陆续的,福建、山东、江苏、浙江等省份也开始推行省内补贴试点,日前江西省又将植保无人机纳入补贴范围。业内人士称,补贴范围还将继续扩大。

对于无人植保机而言,喷嘴零部件很重要。据调查,现在无人机的大部分喷嘴主要是液压型的喷嘴,容易操作且问题少。同时,美国所有无人机操控人员必须获得驾驶员资格及驾驶农业航空的证书,每年参加一些测试或者培训项目,也面临一些重要的研发任务。在安全方面,则要注意包括UVA使用、航空空间共享等(UVA直接的应答、信息共享),避免灾害和事故的发生。

三、农业遥感技术的发展趋势

1,新一代农业无人机技术应用

无人机(Unmannedaerialvehicle,UAV)作为一种由动力驱动、机上无人驾驶、可重复使用的新型遥感平台,具有优于其他遥感平台的灵活性、实时性等特点。特别是随着可见-近红外航空成像光谱仪、航空CCD数字相机的小型化,使得随时获取厘米级空间分辨率的可见-近红外图像成为可能,所以无人机遥感系统目前在环保、农业、救灾等应用领域得到了迅速的拓展。

农业卫星遥感技术受到天气、轨道周期、空间分辨率等的影响,对田间尺度的农情监测还存在很多不足,往往很难及时提供高质量的遥感数据,无人机遥感可以与大面积卫星遥感相互配合,形成多尺度的农情信息监测网。无人机遥感可以发挥在农田精细尺度和动态连续监测的优势,应用于农田地块边界和面积调查、农作物种类识别和统计、农作物长势分析、农作物养分和土壤水分监测等,特别在农业灾后快速评估方面,无人机遥感技术将发挥独特的作用。

2,农业地面传感网与遥感技术结合

目前,基于有线和无线传感器的各类地基观测技术和组网建设逐步发展和完善,为卫星遥感的地表参量反演、模型同化和耦合、精度验证等工作提供了重要的真实性信息。在农业领域,基于现代物联网技术的农业地面传感网在智能温室与大田精准作业管理方面得到了快速应用。特别是各类自动采集作物叶面到冠层、土壤表层到剖面理化信息,以及农田气温、湿度、光照等环境信息的传感器不断出现,加上无线传输网和智能控制系统,使得农田信息地面采集的便捷性、精确性、时效性得到了显著的提高。

3,农业专业模型与遥感技术的耦合

遥感技术的优势在于多尺度、多波段、多实相地提供大范围的对地观测数据,能够及时获取地表特征信息如植被指数、亮度指数和地表辐射温度等,并通过定量反演,进一步获取地表特征参数如地表反射率、叶面积指数、土壤水分含量等。但是农业遥感特别是农作物遥感监测,作物高度、叶面积、生物量等关键属性在生育期是连续变化的动态过程,单靠遥感数据很难保证观测的连续性。因此,大量的研究是将各种农业专业模型如作物生长模型、地表能量平衡模型等与遥感数据进行耦合或同化,来弥补遥感观测时间分辨率的缺陷。

新的发展趋势一是提高传统农业专业模型的适用性,克服模型完全以农田小区试验为样本,较少考虑地物空间异质性的缺点;二是发挥星地多源数据的优势,结合地面传感网提高信息采集的周期性;三是重视遥感数据产品的标准化和业务化,如MODIS系列数据产品,可以业务化提供8d植被指数、叶面积等数据产品,使得传统农学家更容易将遥感数据引入到各类农业专业模型中。

记者了解,虽然我国农业无人机尚未被纳入中央财政资金补贴范围,但国家政策导向一直是鲜明的。中央1号文件连续11年聚焦三农,坚持农业基础地位不动摇,加快推进农业现代化。其中2008年中央1号文件提出:继续实施植保工程,探索建立专业化防治队伍,推进重大植物病虫害统防统治;2012年中央1号文件提出:加快推进农作物病虫害专业化统防统治;引导农民合理使用农药,大力推广低毒低残留农药;2014年中央1号文件提出:推进农业科技创新、加快农用航空建设。

现在美国正在关注减少农药的使用量、除草剂抗剂及施药技术等问题。在我们相关地区,公众关注所施用药剂是否有毒,我认为这需要教育启示公众,抛去偏见接纳新的科学技术,我们将尽最大努力进行研发工作,希望能够将其成为试点工程,进行常态化运作。

调查数据显示,美国农业航空作业占总耕地面积近50%,其中88%为有人驾驶固定翼飞机。日本农业航空作业占总耕地面积的54%,其中无人机作业占航空作业的38%。而中国农业航空作业占总耕地面积不足2%。农业部南京农业机械化研究所研究员薛新宇指出,我国农业领域对无人机需求日益旺盛,农业航空发展空间巨大。但是目前农业用途的微小型无人机仍处于初级发展阶段,还有许多难点需要克服,其中就包括国家补贴一项。

法国农业科学院教授FredericBaret:

业内人士称,农用无人机想要成为国家补贴农机,先要有国家标准,而目前统一的行业标准正是农用无人机所匮乏的。

什么是表型测量,简单而言就是希望描述每一个微型地块的特征,从而获得作物生长以及周边环境的详细信息,有时候甚至包括有机物的含量等。如,测量叶面特性来了解叶绿素含量、叶片衰老的速度、斜坡的情况、病虫害的情况、叶面的温度、水的情况或者其他衡量方面等。所以无人机是一个很好的使用工具,它不仅覆盖范围大、角度灵活、使用方便,而且高分辨率、大覆盖范围的无人机探测结果对精准农业的研究有很大帮助。

对此,薛新宇告诉记者,目前农用无人机行业的主要问题之一,是缺乏技术标准和相应的监管,没有标准化就很难有良性的发展。“业界这两年一直在讨论标准的问题,直到2016年9月份,农业部确定要接管此事,相信标准有希望很快出来。”薛新宇说。

另外,在不同的时间里农作物功能是不一样的,通过无人机可获得作物在不同时间段的观测数据,并从3D云中演算出植被的情况,准确率可达到99.95%。无人机使用越来越广泛,其表型测试活动会给我们提供关键的信息,包括精准农业的方法方式等。另外,把无人机观测和卫星结合起来,能够弥合分辨率的一些问题。

二、技术优势:精准施药KO传统植保

日本北海道大学农学部教授NoboruNoguchi:

据悉,目前农用无人机的应用领域主要有三个方面:一是低空农情信息遥感获取,二是农业航空植保,三是作物制种辅助授粉等。其中,最大的应用领域是农业航空植保。

对于遥感技术来讲主要有两种类型,一个是用卫星遥感,另一个是无人机遥感。卫星遥感及时性比较低,延迟比较大,而且分辨率比较低,但适用于大范围使用。无人机遥感及时性比较好,分辨率比较高,因而在小范围的监测、水管理以及检测植株的密度等方面起到关键作用。

据农业部统计数据,截至2016年6月,我国农用无人机保有量是4890架;2015年底,我国农用无人机保有量为2324架。2015年真正做植保的农用无人机并不多,更多是在演示。2016年,农用无人机才真正承担起了农业植保作业的任务,但发展速度非常快。

我们利用无人机对小麦进行勘测,然后将图片进行马赛克处理后,可以了解到农作物营养缺失情况。例如,我们使用无人机获得冠层信息,了解土壤和图像相关的信息,结合已收集到的数据进行回归计算,形成一个回归模型。我们就可分析它的部分树冠覆盖率和现场的模型,用在变量施肥和导航中。

在农业植保应用领域,农业部南京农业机械化研究所提供数据显示:

加拿大AgNAV公司董事长FredRamirez:

作业效率上,无人机是人工背负手动喷雾器的100倍;

我们公司是1985年成立的,当时我们提供的是关于地面雷达的相关技术产品,我们的AgNAV系统就是导航系统,我们产品应用于全世界地理、物理测量、照片的遥感、动物追踪、农业和林业施药及蚊虫控制等。

作业质量上,无人机采用超低量的喷雾方式,附着性提高了,旋翼产生的下洗气流吹动叶片,提高作物下部及叶片背面药液附着率,防治效果相比传统施药机械提高15%~35%,应对突发、爆发性病虫害的防控效果好;

在农业施药方面,无人机可以获得更好的图像。为了实现高效施药,我们主要使用NDVI文件生成地图,利用处方地图,我们可以在田地里实时进行控制。未来,我们会将无人机、网络、GPS导航结合起来,实时控制操作,以提高喷药的准确率,方便进行数据分析,降低精准农业的成本,从而最大化提高粮食产量。

作业成本上,采用25kg有效载荷的单旋翼油动力无人机和15kg有效载荷的单旋翼电动无人机进行喷施作业的年度收益分别是机动喷雾机的33倍和25倍;是人工手动喷雾的133倍和93倍。

在作物授粉应用领域,由于人工授粉效率低,作业量非常大。人工辅助授粉,每个劳动力每天可授粉3~10亩;农用无人机应用于杂交水稻制种授粉,其花粉的授粉率和水稻结实率均好于传统人工拉绳的方法,效率是人工的20倍,此方式在美国被大量使用。

在遥感领域,农业无人机优势体现在以下几点:一是遥感机动灵活,效率高;二是适合复杂农田环境;三是精细农业信息获取技术的重要补充;四是光谱分辨率高,适合精准农业。

三、刚性需求:农民需要接地气的无人机

农民究竟需不需要无人机?如果对这个问题还存在质疑,下面的一组数据或许可以给出答案:据农业部统计,我国每年农药中毒人数约9万人,其中致死致伤致残7300人。打药已然成为农业生产环节的心头痛。

深圳天鹰兄弟无人机创新有限公司总经理李才圣指出,从市场的角度看一个产品有没有市场,要看三个条件:一看是不是刚需;二看是不是痛点;三看是不是高频。“打药”完全符合上述三个条件,因此李才圣预测称,农业将是无人机民用领域最大的一个市场。

那么,农民需要什么样的无人机?李才圣表示,农民使用的植保无人机要兼顾实用性和经济性,具体来说要有以下几个特点。

首先,经济实用。一直以来农用无人机在农村市场推广受阻的一大原因就是昂贵的价格,动辄十几万乃至几十万的价格让农民望而却步。业界为此呼吁尽快将无人机纳入农机补贴目录,并希望国家能给予专业航空植保服务公司一定的补贴和政策支持,以此降低使用者的购买成本。

其次,产品质量可靠,稳定性好。李才圣表示,农用无人机使用高频,农忙时期一天可能就要用上6小时,并且需要连续使用上10多天。如何保证这种高频的使用,对无人机来说是个挑战。它的故障率、稳定性很关键。

再者,作业效率高,效果好。这要求无人机作业具备一定的精准性和效能,定位误差要控制好,不能造成重喷、漏喷、误喷等问题。

最后,操作简易,故障少。操作简易对无人机智能化程度提出了高要求,如傻瓜式操作、智能避障、数据采集与计算等功能。只有故障少了,维护成本降低了,最终才能达到经济实用的目的。

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