無人機(jī)農(nóng)林植保技術(shù)及應(yīng)用 課件 第34、35課時(shí) 農(nóng)用無人機(jī)的其他應(yīng)用-1、2

Writedownyourtitleandplanningcontenthere.BUYUNAVIATION第三十四課時(shí)農(nóng)用無人機(jī)的其他應(yīng)用-1BUYUNAVIATION農(nóng)用無人機(jī)的其他應(yīng)用一、植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測植保無人機(jī)搭載光譜的應(yīng)用原理二、三、植保無人機(jī)光譜成像檢測技術(shù)的應(yīng)用植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測無人機(jī)遙感技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的航空航天遙感技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)包括研制成本低、研制周期短、運(yùn)行成本低等無人機(jī)光譜檢測技術(shù)與裝備無人機(jī)遙感能避免由惡劣氣象條件、長航時(shí)、大機(jī)動(dòng)、險(xiǎn)惡環(huán)境等造成的影響。能克服衛(wèi)星因時(shí)間和天氣條件無法獲取感興趣區(qū)域遙感信息的缺陷,又能避免地面遙感視野窄、工作范圍小、工作量大等問題植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測基于光譜應(yīng)用技術(shù)的無人機(jī)需要搭載能夠覆蓋一定波段范圍的非成像光譜儀作為傳感器無人機(jī)光譜檢測技術(shù)與裝備無人機(jī)遙感技術(shù)除了繼續(xù)向高精度、多功能、高靈敏度、高分辨率、高可靠性、多維信息的方向發(fā)展，同時(shí)還會(huì)更靈活地適用于現(xiàn)場、生產(chǎn)線、戰(zhàn)場實(shí)地工作、無人監(jiān)守、聯(lián)網(wǎng)工作等新穎的實(shí)用領(lǐng)域植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測在電磁波作用下，目標(biāo)地物在不同波段會(huì)形成不同的光譜吸收和反射特征，這是由真實(shí)的地物狀態(tài)所決定的光學(xué)物理屬性無人機(jī)搭載光譜的應(yīng)用原理根據(jù)地物的光譜響應(yīng)特性，分析描述對(duì)象的光譜信息，以反映其內(nèi)部的物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)信息地物的光譜特征是探測物質(zhì)性質(zhì)和形狀的重要根據(jù)植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測在農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)無人機(jī)遙感監(jiān)測的主要對(duì)象為作物與土壤，在可見-近紅外光譜波段中，作物反射率主要受作物色素、細(xì)胞結(jié)構(gòu)和含水率的影響，在可見光—紅光波段有很強(qiáng)的吸收特性，在近紅外波段有很強(qiáng)的反射特性無人機(jī)搭載光譜的應(yīng)用原理植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測根據(jù)植被這些特有的光譜特性，可以進(jìn)行作物長勢、作物品質(zhì)、作物病蟲害等方面的監(jiān)測無人機(jī)搭載光譜的應(yīng)用原理在可見-近紅外光譜波段，土壤的總體反射率相對(duì)較低，主要是因?yàn)槭艿酵寥乐杏袡C(jī)質(zhì)、氧化鐵等賦色成分的影響植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測土壤、作物等地物所固有的反射光譜特性可以作為農(nóng)業(yè)遙感的理論基礎(chǔ)無人機(jī)搭載光譜的應(yīng)用原理植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測化學(xué)組成受到品種、生育期、發(fā)育狀況、健康狀況及生長條件的影響，因此，理論上可以通過植物的高光譜特征來反演其生理生化組分和含量、冠層結(jié)構(gòu)及植株長勢等無人機(jī)搭載光譜的應(yīng)用原理綠色植物的葉片在葉綠素的作用下大量吸收紅光和藍(lán)光，并被植物的光合作用所消耗植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測通常情況下，綠色健康植物在350～2500nm波段具有以下典型反射光譜特征無人機(jī)搭載光譜的應(yīng)用原理在可見光的350～700nm波段，是葉綠素的吸收帶葉綠素是植物活力的體現(xiàn)，當(dāng)植物機(jī)能旺盛、營養(yǎng)充足時(shí)，葉綠素含量較高，此時(shí)的光合作用較強(qiáng)，植物表現(xiàn)為明顯的綠色可以利用植物的這些光譜特征進(jìn)行生理參數(shù)估測和營養(yǎng)脅迫的評(píng)估植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測無人機(jī)搭載光譜的應(yīng)用原理在700～1300nm波段，受葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)及多層葉片多次反射的影響，形成一個(gè)近紅外平臺(tái)當(dāng)植物受到脅迫或衰老后，近紅外波段的反射率就會(huì)降低如果植被在遭受營養(yǎng)脅迫時(shí)失水過多，近紅外波段的反射率反而會(huì)增大植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測無人機(jī)搭載光譜的應(yīng)用原理在紅光與近紅外波段的過渡部分，由于葉綠素對(duì)紅光的強(qiáng)吸收及冠層對(duì)近紅外光的強(qiáng)反射，形成一個(gè)反射率急劇上升的陡坡，稱為“紅邊”“紅邊”是綠色植物獨(dú)有的光譜特征，通常位于680-760nm波段植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測當(dāng)植物長勢旺盛，葉片葉綠素含量較高時(shí)，光合作用增強(qiáng)，進(jìn)而需要消耗更多的長波光子，導(dǎo)致“紅邊”向長波方向移動(dòng)（Collins，1978)，即“紅邊紅移”無人機(jī)搭載光譜的應(yīng)用原理當(dāng)植被遭受脅迫或逐漸衰老、葉片葉綠素含量較低時(shí)，光合作用減弱，植被“紅邊”表現(xiàn)出“藍(lán)移”現(xiàn)象；可以通過“紅邊”來對(duì)植被的生理參數(shù)及長勢進(jìn)行定量估測植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測無人機(jī)搭載光譜的應(yīng)用原理在1300-2500nm波段，植被的光譜反射率主要受葉片含水量的影響，1450nm和1940nm附近是水分的強(qiáng)吸收帶，而其他物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、木質(zhì)素等）雖然在1450-2450nm波段存在吸收，但被水分的強(qiáng)吸收特征所掩蓋植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測水分的這一吸收特征，使得1300～2500nm波段的光譜反射率與葉片含水量存在很高的相關(guān)性，植被光譜反射率隨葉片含水量的增加而降低，而1450nm和1940nm更是進(jìn)行葉片含水量反演的敏感波段無人機(jī)搭載光譜的應(yīng)用原理在實(shí)際應(yīng)用中，由于空氣水分的影響，通過水分吸收波段反演葉片含水量的精度大大降低植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測對(duì)于土壤而言，可根據(jù)無人機(jī)遙感對(duì)大面積土壤中的含水率進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的預(yù)測，對(duì)農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測、合理灌溉、防洪抗旱等有著重要意義無人機(jī)搭載光譜的應(yīng)用原理熱慣量法較適用于裸露或植被覆蓋稀疏的土地，該方法主要根據(jù)遙感獲取的土壤熱慣量、地表晝夜溫差、土壤水分含量之間的關(guān)系來進(jìn)行土壤水分的反演植保無人機(jī)農(nóng)田光譜與成像檢測溫度-植被指數(shù)法較適用于植被覆蓋區(qū)，根據(jù)土壤與作物之間的水分關(guān)系，建立土壤水分的間接預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)土壤水分的遙感監(jiān)測無人機(jī)搭載光譜的應(yīng)用原理無人機(jī)光譜成像檢測技術(shù)的應(yīng)用農(nóng)情遙感監(jiān)測就是以遙感技術(shù)為主對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，主要對(duì)大宗農(nóng)作物種植面積、長勢、墑情與產(chǎn)量的發(fā)生與發(fā)展過程進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測無人機(jī)光譜成像檢測技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：范圍大、時(shí)效強(qiáng)、客觀準(zhǔn)確無人機(jī)遙感技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，解決了GPS實(shí)測地面樣方的方法存在的效率低、樣方面積小等問題通過結(jié)合農(nóng)作物地面測量數(shù)據(jù)，能迅速而準(zhǔn)確地完成該區(qū)域的農(nóng)情監(jiān)測任務(wù)，并為更大范圍的農(nóng)情采樣估計(jì)提供便利無人機(jī)光譜成像檢測技術(shù)的應(yīng)用農(nóng)田農(nóng)情遙感監(jiān)測圖全程自動(dòng)化、機(jī)械化作業(yè)是未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要模式，快速、大面積地對(duì)作物的長勢進(jìn)行無損檢測至關(guān)重要作物農(nóng)情監(jiān)測無人機(jī)光譜成像檢測技術(shù)的應(yīng)用利用微小型無人機(jī)遙感平臺(tái)獲取作物的遙感信息，對(duì)研究區(qū)域內(nèi)的作物生長狀況進(jìn)行定點(diǎn)定量分析,實(shí)施精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)Zarco-Tejada等(2013）研究了類胡蘿卜素和葉綠素含量估計(jì)方法的發(fā)展過程，使用無人機(jī)獲得高分辨率的高光譜圖像作物農(nóng)情監(jiān)測無人機(jī)光譜成像檢測技術(shù)的應(yīng)用對(duì)窄帶多光譜相機(jī)、微型高光譜相機(jī)和熱成像相機(jī)在檢測植物葉綠素含量變化方面進(jìn)行了嘗試并取得了一定的成果祝錦霞等（2010）采用無人機(jī)航空攝影平臺(tái)獲取了水稻田冠層圖像，識(shí)別了4種氮素營養(yǎng)水平的綜合特征參量,采用掃描儀和無人機(jī)平臺(tái)獲取了水稻葉片和冠層的數(shù)字圖像,運(yùn)用數(shù)字圖像處理技術(shù)研究了不同氮素營養(yǎng)水平水稻葉片和冠層的綜合特征信息，并將其應(yīng)用于水稻的氮素營養(yǎng)診斷中作物農(nóng)情監(jiān)測無人機(jī)光譜成像檢測技術(shù)的應(yīng)用無人機(jī)光譜成像檢測技術(shù)的應(yīng)用相關(guān)參數(shù)面積量算利用遙感技術(shù)對(duì)植被相關(guān)信息進(jìn)行監(jiān)測是遙感影像的主要應(yīng)用，植被指數(shù)是植被遙感監(jiān)測中被廣泛應(yīng)用的參數(shù)之一有效地反映了葉綠素含量、植被覆蓋度、葉面積指數(shù)、生物量、凈初級(jí)生產(chǎn)力和光合有效輻射吸收等生物物理與生物化學(xué)參數(shù)無人機(jī)光譜成像檢測技術(shù)的應(yīng)用作物覆蓋度面積量算無人機(jī)遙感能夠靈活獲取多尺度、多時(shí)相的地面觀測數(shù)據(jù)，開展衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)及尺度轉(zhuǎn)換等方面的研究工作感監(jiān)測作物覆蓋度的變化主要分為兩類:一是利用衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，建立與光譜植被指數(shù)及覆蓋度相關(guān)的模型;二是利用人工地面采集數(shù)字影像，對(duì)影像進(jìn)行圖像分割或分類操作，提取覆蓋度無人機(jī)光譜成像檢測技術(shù)的應(yīng)用作物面積面積量算王利民等人的研究表明，無人機(jī)遙感在獲取小范圍、樣方式分布的作物影像方面具有廣泛的應(yīng)用前景，有望部分替代現(xiàn)有人工GPS測量的作業(yè)方式感監(jiān)測作物覆蓋度的變化主要分為兩類:一是利用衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，建立與光譜植被指數(shù)及覆蓋度相關(guān)的模型;二是利用人工地面采集數(shù)字影像，對(duì)影像進(jìn)行圖像分割或分類操作，提取覆蓋度無人機(jī)光譜成像檢測技術(shù)的應(yīng)用無人機(jī)影像具有更高的地面空間分辨率，能帶來農(nóng)作物精細(xì)紋理等額外的遙感信息，可應(yīng)用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測領(lǐng)域；還能很方便地應(yīng)用于統(tǒng)計(jì)某一地區(qū)作物的種植結(jié)構(gòu)、作物長勢等信息，為大范圍的農(nóng)作物種植及長勢、產(chǎn)量等信息的計(jì)算、提供實(shí)際依據(jù)面積量算Writedownyourtitleandplanningcontenthere.BUYUNAVIATION第三十五課時(shí)農(nóng)用無人機(jī)的其他應(yīng)用-2BUYUNAVIATION農(nóng)用無人機(jī)的其他應(yīng)用一、植保無人機(jī)常見故障與排除植保無人機(jī)的校準(zhǔn)操作二、植保無人機(jī)農(nóng)田土壤信息監(jiān)測植保無人機(jī)農(nóng)田土壤信息監(jiān)測植保無人機(jī)農(nóng)田土壤信息監(jiān)測農(nóng)作物賴以生長的土壤圈提供了作物生長的養(yǎng)分、水分和適宜的理化條件農(nóng)田土壤信息檢測背景土壤主要是由礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)等構(gòu)成的固相、土壤水分構(gòu)成的液相、土壤空氣構(gòu)成的氣相所組成植保無人機(jī)農(nóng)田土壤信息監(jiān)測耕地是人類獲取食物的重要基地,維護(hù)耕地?cái)?shù)量與質(zhì)量，對(duì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要農(nóng)田土壤信息檢測背景目前土地資源的管理模式從簡單的數(shù)量維護(hù)向生態(tài)保護(hù)的質(zhì)量維護(hù)方面發(fā)展，同時(shí)向定量化和自動(dòng)化方向前進(jìn)植保無人機(jī)農(nóng)田土壤信息監(jiān)測傳統(tǒng)的檢測土壤理化系數(shù)的方法主要基于土壤的實(shí)驗(yàn)室分析，需要采集和制備大量的土壤樣本，進(jìn)行烘干、稱重、研磨，直至進(jìn)行土壤物理性質(zhì)分析、有機(jī)質(zhì)分析,以及強(qiáng)酸消化元素、土壤氧化物、土壤微形態(tài)薄片等分析農(nóng)田土壤信息檢測背景植保無人機(jī)農(nóng)田土壤信息監(jiān)測傳統(tǒng)土壤參數(shù)測定與監(jiān)測方法基于點(diǎn)測量，由于檢測點(diǎn)稀少、速度慢、范圍有限,無法揭示土壤的空間異質(zhì)性規(guī)律,不能滿足農(nóng)業(yè)、水文、氣象等部門及陸地生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)研究對(duì)土壤時(shí)空變異狀況的要求，不具有實(shí)時(shí)性農(nóng)田土壤信息檢測背景植保無人機(jī)農(nóng)田土壤信息監(jiān)測精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是在現(xiàn)代信息技術(shù)、生物技術(shù)、工程裝備技術(shù)等一系列高新技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種重要的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形式農(nóng)田土壤信息檢測背景遙感技術(shù)是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)獲取數(shù)據(jù)源的重要途徑之一現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系植保無人機(jī)農(nóng)田土壤信息監(jiān)測土壤是極其復(fù)雜的物質(zhì)體系，其物質(zhì)組成、墑情、表面粗糙程度及質(zhì)地等的不同都會(huì)導(dǎo)致光譜的改變農(nóng)田土壤信息檢測背景土質(zhì)越細(xì)，反射率越高；有機(jī)質(zhì)含量和含水量越高，反射率越低同一種土壤，有機(jī)質(zhì)含量的高低與土壤顏色的深淺相關(guān)，土壤中有機(jī)質(zhì)含量高，土壤呈深褐色，有機(jī)質(zhì)含量低則呈淺褐色根據(jù)植保無人機(jī)農(nóng)田土壤信息監(jiān)測土壤有機(jī)質(zhì)含量的不同也會(huì)導(dǎo)致土壤的波譜產(chǎn)生波動(dòng)農(nóng)田土壤信息檢測背景620-660nm波段存在和土壤有機(jī)質(zhì)密切相關(guān)的特征光譜500-640nm波段平均反射率與土壤中氧化鐵含量的相關(guān)性較好，呈線性負(fù)相關(guān)土壤的質(zhì)地也可以通過2000-2500nm光譜段來鑒定，土壤的水分含量也可以通過近紅外光譜的特征波段來檢測植保無人機(jī)農(nóng)田土壤信息監(jiān)測土壤光學(xué)遙感是土壤學(xué)與遙感光譜學(xué)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，利用土壤的反射光譜信息，實(shí)現(xiàn)土壤參數(shù)的快速測定農(nóng)田土壤信息檢測背景遙感和地理信息技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為區(qū)域土壤侵蝕監(jiān)測和預(yù)報(bào)系統(tǒng)提供了有力的手段GIS能夠在空間范圍內(nèi)對(duì)多源、多時(shí)相的信息進(jìn)行組合、集成、提取等拓?fù)浞治鲋脖o人機(jī)農(nóng)田土壤信息監(jiān)測利用遙感信息源，輔助以其他相關(guān)信息、野外實(shí)時(shí)調(diào)查及樣方檢測方法，有效地進(jìn)行土壤參數(shù)的測定，揭示土壤的時(shí)空變異規(guī)律，從而為土壤環(huán)境的保護(hù)、規(guī)劃、生態(tài)建設(shè)等服務(wù)提供實(shí)時(shí)有效的信息支持農(nóng)田土壤信息檢測背景低空傳感器便于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)對(duì)土壤水分、土壤養(yǎng)分等的準(zhǔn)確監(jiān)測,從而實(shí)現(xiàn)真正的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作無人機(jī)在農(nóng)田土壤信息檢測中的應(yīng)用土壤質(zhì)量指標(biāo)反演主要集中在土壤腐殖質(zhì)、氧化鐵、土壤水分含量、土壤礦物質(zhì)及表土結(jié)構(gòu)等方面的研究和評(píng)價(jià)無人機(jī)在農(nóng)田土壤信息檢測中的應(yīng)用我國在農(nóng)村地區(qū)經(jīng)歷了工業(yè)生產(chǎn)和制造的過程，導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)土壤的工業(yè)污染無人機(jī)飛行范圍廣,可以用來監(jiān)測并報(bào)道土壤污染情況,在飛行的時(shí)候需要按照特定的路線以涵蓋所有的檢測區(qū)域無人機(jī)在農(nóng)田土壤信息檢測中的應(yīng)用無人機(jī)在勘探農(nóng)田時(shí)的飛行軌跡土壤墑情也就是土壤含水量，是陸面水資源形成、轉(zhuǎn)化、消耗過程研究中的基本參數(shù),是聯(lián)系地表水與地下水的紐帶,也是研究地表