無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)方面的服務(wù)應(yīng)用

無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)方面的服務(wù)應(yīng)用隨著科技水平的不斷提高，我國(guó)的農(nóng)業(yè)正朝著精準(zhǔn)化的方向發(fā)展。而無(wú)人機(jī)這一新型產(chǎn)品在我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，促進(jìn)了我國(guó)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程。植保無(wú)人機(jī)服務(wù)農(nóng)業(yè)在日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家得到了快速發(fā)展。1990年，日本山葉公司率先推出世界上第一架無(wú)人機(jī)，主要用于噴灑農(nóng)藥。我國(guó)南方首先應(yīng)用于水稻種植區(qū)的農(nóng)藥噴灑。2016年，農(nóng)業(yè)植保無(wú)人機(jī)逐漸成為行業(yè)新寵，各地陸續(xù)出現(xiàn)使用無(wú)人機(jī)用于植保的案例。據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，截至2016年6月，我國(guó)生產(chǎn)專業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)的公司有300多家，其中有200多家是植保無(wú)人機(jī)生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)各類植保無(wú)人機(jī)共178個(gè)品種，保有量超過(guò)5000架。一、國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用現(xiàn)狀農(nóng)田藥物噴灑藥物噴灑是農(nóng)用無(wú)人機(jī)最為廣泛的應(yīng)用，與傳統(tǒng)植保作業(yè)相比，植保無(wú)人機(jī)具有精準(zhǔn)作業(yè)、高效環(huán)保、智能化、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，為農(nóng)戶節(jié)省大型機(jī)械和大量人力的成本，全國(guó)各地不少地區(qū)都已使用植保無(wú)人機(jī)進(jìn)行藥物作業(yè)， 受到了人們的肯定。按照國(guó)家18億畝耕地的紅線，未來(lái)農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域?qū)?huì)有千億市場(chǎng)空間。農(nóng)田信息監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)農(nóng)田信息監(jiān)測(cè)主要包括病蟲(chóng)監(jiān)測(cè)、灌溉情況監(jiān)測(cè)及農(nóng)作物生長(zhǎng)情況監(jiān)測(cè)等，是利用以遙感技術(shù)為主的空間信息技術(shù)通過(guò)對(duì)大面積農(nóng)田、土地進(jìn)行航拍，從航拍的圖片、攝像資料中充分、全面地了解農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境、周期等各項(xiàng)指標(biāo)，從灌溉到土壤變異，再到肉眼無(wú)法發(fā)現(xiàn)的病蟲(chóng)害、細(xì)菌侵襲，指出出現(xiàn)問(wèn)題的區(qū)域，從而便于農(nóng)民更好地進(jìn)行田間管理。無(wú)人機(jī)農(nóng)田信息監(jiān)測(cè)具有范圍大、時(shí)效強(qiáng)和客觀準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，是常規(guī)監(jiān)測(cè)手段無(wú)法企及的。無(wú)人機(jī)通過(guò)光譜儀對(duì)農(nóng)作物病害進(jìn)行觀測(cè)，是通過(guò)不同的農(nóng)作物，葉片光譜的反射率不一樣，進(jìn)而觀測(cè)中所得到的譜線數(shù)據(jù)不同的原理進(jìn)行的。 同時(shí)，對(duì)于同一種葉片，健康和生病的光譜數(shù)據(jù)也存在差異。該無(wú)人機(jī)利用這一特性，通過(guò)儀器將生病的農(nóng)作物找到，從而有選擇地進(jìn)行藥物治療。可將建立一個(gè)農(nóng)作物病蟲(chóng)害光譜庫(kù)，使無(wú)人機(jī)系統(tǒng)能識(shí)別更多的病蟲(chóng)害疾病，更好地對(duì)農(nóng)作物病蟲(chóng)害進(jìn)行防治。農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)勘察農(nóng)作物在生長(zhǎng)過(guò)程中難免遭受自然災(zāi)害的侵襲，使得農(nóng)民受損。對(duì)于擁有小面積農(nóng)作物的農(nóng)戶來(lái)說(shuō)，受災(zāi)區(qū)域勘察并非難事，但是當(dāng)農(nóng)作物大面積受到自然侵害時(shí)，農(nóng)作物查勘定損工作量極大，其中最難以準(zhǔn)確界定的就是損失面積問(wèn)題。農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)公司為了更為有效地測(cè)定實(shí)際受災(zāi)面積，進(jìn)行農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)災(zāi)害損失勘察，將無(wú)人機(jī)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)賠付中。無(wú)人機(jī)具有機(jī)動(dòng)快速的響應(yīng)能力、高分辨率圖像和高精度定位數(shù)據(jù)獲取能力、多種任務(wù)設(shè)備的應(yīng)用拓展能力、便利的系統(tǒng)維護(hù)等技術(shù)特點(diǎn)，可以高效地進(jìn)行受災(zāi)定損任務(wù)。通過(guò)航拍查勘獲取數(shù)據(jù)、對(duì)航拍圖片進(jìn)行后期處理與技術(shù)分析，并與實(shí)地丈量結(jié)果進(jìn)行比較校正，保險(xiǎn)公司可以更為準(zhǔn)確地測(cè)定實(shí)際受災(zāi)面積。無(wú)人機(jī)受災(zāi)定損，解決了農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)賠付中勘察定損難、缺少時(shí)效性等問(wèn)題，大大提高了勘查工作的速度，節(jié)約了大量的人力物力，在提高效率的同時(shí)確保了農(nóng)田賠付勘察的準(zhǔn)確性。播種、授粉、施肥近年來(lái)逐漸開(kāi)展起來(lái)的農(nóng)用無(wú)人機(jī)作業(yè)在化肥施撒、農(nóng)作物授粉、播種等方面充分顯示出優(yōu)勢(shì)，相比傳統(tǒng)農(nóng)用機(jī)械，首先無(wú)人機(jī)播種、施肥具有精準(zhǔn)度高、效率高的特點(diǎn)，將農(nóng)民從繁重的植保作業(yè)中解脫出來(lái)，利于規(guī)模化生產(chǎn)；其次無(wú)人機(jī)體積小巧，方便轉(zhuǎn)場(chǎng)和運(yùn)輸；再次不受地形條件限制，適用性好；最后，無(wú)人機(jī)操控手通過(guò)地面遙控及GPS定位對(duì)其實(shí)施控制，不直接操作機(jī)器，有效避免人員傷亡，安全性高。這些都使得農(nóng)用無(wú)人機(jī)成為農(nóng)業(yè)植保領(lǐng)域研究和應(yīng)用的熱門機(jī)型，深受農(nóng)戶歡迎。江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院徐麗麗等人，通過(guò)收集CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)（2007年-2016年）無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域的文獻(xiàn)，統(tǒng)計(jì)分析得出農(nóng)林領(lǐng)域無(wú)人機(jī)研究主要機(jī)構(gòu)和區(qū)域，如下表：1諱刃宵硏魁構(gòu)刊攤卻髯刊裁砂羋劇農(nóng)業(yè)上學(xué)京師大學(xué)531$中同衣4科學(xué)曉農(nóng)井瓷液與農(nóng)業(yè)區(qū)越晞亶514屮國(guó)燦兀學(xué)&所5廠久II)吉翳鮭機(jī)戴鮮刪假6中員悲業(yè)滋廊業(yè)mtttt皆朮怖49棘輒大學(xué)各4&畑林業(yè)大學(xué)5i阿南51南理工大學(xué)§耳該統(tǒng)計(jì)反映了北京、江蘇、廣東、黑龍江、吉林、河南、浙江等省份地區(qū)對(duì)無(wú)人機(jī)在農(nóng)林科技領(lǐng)域的應(yīng)用需求。此外，國(guó)內(nèi)也已出現(xiàn)了較為成熟的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)方面的無(wú)人機(jī)應(yīng)用：河南洛陽(yáng)深圳高科新農(nóng)在河南洛陽(yáng)設(shè)立了分公司“河南華農(nóng)機(jī)械有限公司”。該公司主要將開(kāi)展集無(wú)人機(jī)生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)、培訓(xùn)，以及植保作業(yè)服務(wù)于一體的綜合性農(nóng)用無(wú)人機(jī)項(xiàng)目，可服務(wù)于洛陽(yáng)市農(nóng)業(yè)植保、谷子制種及生產(chǎn)、農(nóng)情監(jiān)測(cè)、森林防火、林業(yè)病蟲(chóng)害防治等方面。投產(chǎn)后將逐步形成年產(chǎn) 1000架無(wú)人機(jī)的產(chǎn)能。未來(lái)3年將組建300—500架農(nóng)用無(wú)人機(jī)植保作業(yè)隊(duì)伍，統(tǒng)防統(tǒng)治覆蓋面積達(dá)到50—100萬(wàn)畝。此外，洛陽(yáng)市農(nóng)機(jī)局、農(nóng)業(yè)局、林業(yè)局等7家單位也與華南農(nóng)業(yè)大學(xué)簽署了合作協(xié)議，將在農(nóng)用無(wú)人機(jī)購(gòu)買、無(wú)人機(jī)駕駛培訓(xùn)、后期維修服務(wù)等方面開(kāi)展合作。無(wú)錫漢和航空漢和正在建設(shè)一個(gè)面向全國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)專業(yè)服務(wù)組織。100家合資公司的建立，將成為漢和無(wú)人機(jī)在全國(guó)推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施。 合資公司是與有一定實(shí)力的農(nóng)資經(jīng)銷商或農(nóng)機(jī)經(jīng)銷商共同組建的，集無(wú)人機(jī)銷售、售后服務(wù)、零配件供應(yīng)、訂單信息反饋、飛手培訓(xùn)、展示表演、農(nóng)作物解決方案提供等功能于一體，并且具備作業(yè)訂單處理分配、植保產(chǎn)品供應(yīng)、大數(shù)據(jù)分析采集等能力，又稱為7S店。每個(gè)7S店區(qū)域內(nèi)會(huì)組建5-8家飛防大隊(duì)，進(jìn)行實(shí)際飛防作業(yè)。合資公司與飛防大隊(duì)的作業(yè)訂單將由漢和總部統(tǒng)一調(diào)度，與漢和云做線上配合，共建大數(shù)據(jù)信息服務(wù)平臺(tái)。二、國(guó)外無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)方面的研究趨勢(shì)近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外高校和企業(yè)都在進(jìn)行無(wú)人機(jī)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用上的研究， 這些研究揭開(kāi)了無(wú)人機(jī)除植保應(yīng)用外的另外一個(gè)廣闊的領(lǐng)域。美國(guó)北達(dá)科他州立大學(xué)卡林頓研究推廣中心提出了12個(gè)應(yīng)用方向。相信這些也將為國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)應(yīng)用提供更多思路。識(shí)別出苗率和作物密度無(wú)人機(jī)搭載相機(jī)，采集多光譜圖像后，通過(guò)MATLAB八件進(jìn)行密度計(jì)算。識(shí)別氮不足的小麥和玉米無(wú)人機(jī)搭載光學(xué)傳感器采集田地中不同區(qū)域的紅外遙感圖像。這些紅外圖像數(shù)據(jù)將會(huì)在同一天內(nèi)被校正、標(biāo)定并處理，從而探測(cè)氮供給不足的作物。評(píng)價(jià)作物早期健康情況利用無(wú)人機(jī)采集了這些作物的多光譜圖像，可預(yù)測(cè)產(chǎn)量潛能。了解疾病癥狀無(wú)人機(jī)在疾病控制方面的其中一個(gè)應(yīng)用就是了解大田中作物的發(fā)病率和嚴(yán)重程度，采集圖像，分析數(shù)據(jù)，從而使農(nóng)民在下一季的種植中能夠更好地進(jìn)行田間管理。尋找蟲(chóng)害癥狀農(nóng)民需要監(jiān)測(cè)作物的蟲(chóng)害情況，來(lái)決定殺蟲(chóng)劑應(yīng)用的需求區(qū)域和劑量。蟲(chóng)害和識(shí)別研究尚在調(diào)研中。監(jiān)測(cè)雜草侵害農(nóng)民需要監(jiān)測(cè)作物的雜草侵害情況，來(lái)決定除草劑應(yīng)用的需求區(qū)域和劑量。監(jiān)測(cè)作物水分需求狀況農(nóng)民需要監(jiān)測(cè)作物的水分需求狀況，來(lái)制定澆灌計(jì)劃。熱成像設(shè)備將支持水分脅迫信息的獲取記錄耕作和作物輪作的影響農(nóng)民需要監(jiān)測(cè)耕作和作物輪作對(duì)作物出苗率、長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量的影響，來(lái)確定每年種植的作物種類和品種。監(jiān)測(cè)牛群的繁殖活動(dòng)繁殖成功率對(duì)獲得能夠盈利的牛肉產(chǎn)量至關(guān)重要。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)公牛和母牛的繁殖活動(dòng)能夠使養(yǎng)殖者注意到流動(dòng)性問(wèn)題。采集牛場(chǎng)的表層溫度牛場(chǎng)的管理人員需要監(jiān)測(cè)牛場(chǎng)的表層溫度，并將其與動(dòng)物的體溫聯(lián)系起來(lái)，來(lái)調(diào)整動(dòng)物處在最佳溫度范圍內(nèi)。探測(cè)牧場(chǎng)中的病牛養(yǎng)殖者需要盡快識(shí)別出牧場(chǎng)中的病牛，將其隔離。識(shí)別具有破壞行為的牲畜每天將會(huì)對(duì)牛群進(jìn)行3次監(jiān)測(cè)，以識(shí)別具有破壞行為的牲畜。由多光譜圖像得出的數(shù)據(jù)將會(huì)與地面真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以保證無(wú)人機(jī)獲取數(shù)據(jù)的精確度，從而識(shí)別具有破壞行為的牲畜。綜合以上無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)方面的各類應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)，要求未來(lái)無(wú)人機(jī)更精準(zhǔn)、更智能、更高效，涉及無(wú)人機(jī)自身的結(jié)構(gòu)