UAVs können eine Vielzahl von Fernerkundungssensoren tragen, die mehrdimensionale, hochpräzise Ackerlandinformationen erhalten und eine dynamische Überwachung mehrerer Arten von Ackerlandinformationen realisieren können. Zu diesen Informationen gehören hauptsächlich Informationen zur räumlichen Verteilung von Kulturpflanzen (Lokalisierung von Ackerland, Identifizierung von Kulturpflanzenarten, Flächenschätzung und dynamische Überwachung von Veränderungen, Extraktion der Feldinfrastruktur), Informationen zum Pflanzenwachstum (phänotypische Parameter der Kulturpflanze, Ernährungsindikatoren, Ertrag) und Stressfaktoren für das Pflanzenwachstum (Feldfeuchtigkeit). , Schädlinge und Krankheiten) Dynamik.
Rauminformationen über landwirtschaftliche Flächen
Zu den räumlichen Standortinformationen von Ackerland gehören geografische Koordinaten von Feldern und Ernteklassifizierungen, die durch visuelle Unterscheidung oder maschinelle Erkennung ermittelt werden. Durch geografische Koordinaten können die Feldgrenzen identifiziert und auch die Pflanzfläche abgeschätzt werden. Die traditionelle Methode der Digitalisierung topografischer Karten als Basiskarte für die Regionalplanung und Flächenschätzung weist eine schlechte Aktualität auf, und der Unterschied zwischen dem Grenzort und der tatsächlichen Situation ist riesig und es mangelt an Intuition, was der Umsetzung der Präzisionslandwirtschaft nicht förderlich ist. UAV-Fernerkundung kann umfassende räumliche Standortinformationen von Ackerland in Echtzeit erhalten, was die unvergleichlichen Vorteile traditioneller Methoden bietet. Luftbilder von hochauflösenden Digitalkameras können die Identifizierung und Bestimmung grundlegender räumlicher Informationen von Ackerland ermöglichen, und die Entwicklung der räumlichen Konfigurationstechnologie verbessert die Präzision und Tiefe der Forschung zu Standortinformationen von Ackerland und verbessert die räumliche Auflösung bei gleichzeitiger Einführung von Höheninformationen , das eine genauere Überwachung der räumlichen Informationen von Ackerland ermöglicht.
Informationen zum Pflanzenwachstum
Das Pflanzenwachstum kann durch Informationen zu phänotypischen Parametern, Ernährungsindikatoren und Ertrag charakterisiert werden. Zu den phänotypischen Parametern zählen die Vegetationsbedeckung, der Blattflächenindex, die Biomasse, die Pflanzenhöhe usw. Diese Parameter hängen miteinander zusammen und charakterisieren gemeinsam das Pflanzenwachstum. Diese Parameter hängen zusammen und charakterisieren gemeinsam das Pflanzenwachstum und stehen in direktem Zusammenhang mit dem Endertrag. Sie dominieren in der Forschung zur Überwachung landwirtschaftlicher Informationen und es wurden weitere Studien durchgeführt.
1) Phänotypische Parameter der Kulturpflanze
Der Blattflächenindex (LAI) ist die Summe der einseitigen grünen Blattfläche pro Flächeneinheit, die die Absorption und Nutzung von Lichtenergie durch die Pflanze besser charakterisieren kann und eng mit der Materialansammlung und dem Endertrag der Pflanze zusammenhängt. Der Blattflächenindex ist einer der wichtigsten Parameter für das Pflanzenwachstum, die derzeit durch UAV-Fernerkundung überwacht werden. Die Berechnung von Vegetationsindizes (Verhältnisvegetationsindex, normalisierter Vegetationsindex, Bodenkonditionierungsvegetationsindex, Differenzvegetationsindex usw.) mit multispektralen Daten und die Erstellung von Regressionsmodellen mit Bodenwahrheitsdaten ist eine ausgereiftere Methode zur Umkehrung phänotypischer Parameter.
Die oberirdische Biomasse im späten Wachstumsstadium von Nutzpflanzen steht in engem Zusammenhang mit Ertrag und Qualität. Derzeit verwendet die Biomasseschätzung mittels UAV-Fernerkundung in der Landwirtschaft noch hauptsächlich multispektrale Daten, extrahiert spektrale Parameter und berechnet den Vegetationsindex für die Modellierung; Die räumliche Konfigurationstechnologie bietet bestimmte Vorteile bei der Biomasseschätzung.
2) Nährwertindikatoren für Nutzpflanzen
Die traditionelle Überwachung des Ernährungszustands von Pflanzen erfordert Feldproben und chemische Analysen in Innenräumen, um den Gehalt an Nährstoffen oder Indikatoren (Chlorophyll, Stickstoff usw.) zu diagnostizieren, während die UAV-Fernerkundung auf der Tatsache basiert, dass verschiedene Substanzen spezifische spektrale Reflexions- und Absorptionseigenschaften haben Diagnose. Chlorophyll wird anhand der Tatsache überwacht, dass es zwei starke Absorptionsbereiche im sichtbaren Lichtband aufweist, nämlich den roten Teil von 640–663 nm und den blauvioletten Teil von 430–460 nm, während die Absorption bei 550 nm schwach ist. Die Eigenschaften von Blattfarbe und -textur ändern sich, wenn die Pflanzen einen Mangel aufweisen. Der Schlüssel zur Nährstoffüberwachung liegt in der Entdeckung der statistischen Merkmale von Farbe und Textur, die unterschiedlichen Mängeln und damit verbundenen Eigenschaften entsprechen. Ähnlich wie bei der Überwachung von Wachstumsparametern ist die Auswahl charakteristischer Bänder, Vegetationsindizes und Vorhersagemodelle weiterhin der Hauptinhalt der Studie.
3) Ernteertrag
Die Steigerung des Ernteertrags ist das Hauptziel landwirtschaftlicher Aktivitäten, und eine genaue Schätzung des Ertrags ist sowohl für die landwirtschaftliche Produktion als auch für die Entscheidungsabteilung des Managements wichtig. Zahlreiche Forscher haben versucht, durch Multifaktoranalyse Modelle zur Ertragsschätzung mit höherer Vorhersagegenauigkeit zu etablieren.
Landwirtschaftliche Feuchtigkeit
Die Feuchtigkeit von Ackerland wird häufig mit thermischen Infrarotmethoden überwacht. In Gebieten mit hoher Vegetationsbedeckung verringert das Schließen der Blattspalten den Wasserverlust durch Transpiration, was den latenten Wärmefluss an der Oberfläche verringert und den fühlbaren Wärmefluss an der Oberfläche erhöht, was wiederum zu einem Anstieg der Temperatur im Blätterdach führt Dabei handelt es sich um die Temperatur des Pflanzendachs. Da der Wasserstressindex die Energiebilanz der Pflanzen widerspiegelt und die Beziehung zwischen dem Wassergehalt der Pflanzen und der Temperatur des Blätterdachs quantifizieren kann, kann die vom thermischen Infrarotsensor ermittelte Blättertemperatur den Feuchtigkeitsstatus des Ackerlandes widerspiegeln. Nackter Boden oder Vegetationsbedeckung in kleinen Bereichen kann verwendet werden, um die Bodenfeuchtigkeit indirekt mit der Temperatur des Untergrunds umzukehren. Dies ist das Prinzip: Die spezifische Wärme von Wasser ist groß und die Temperatur der Wärme ändert sich langsam Die räumliche Verteilung der Temperatur des Untergrunds im Tagesverlauf kann sich indirekt auf die Verteilung der Bodenfeuchtigkeit auswirken. Daher kann die räumliche Verteilung der Untergrundtemperatur tagsüber indirekt die Verteilung der Bodenfeuchtigkeit widerspiegeln. Bei der Überwachung der Kronentemperatur ist der nackte Boden ein wichtiger Störfaktor. Einige Forscher haben den Zusammenhang zwischen der Temperatur des nackten Bodens und der Bodenbedeckung der Kulturpflanzen untersucht, die Lücke zwischen den durch den nackten Boden verursachten Temperaturmessungen der Baumkronen und dem tatsächlichen Wert geklärt und die korrigierten Ergebnisse bei der Überwachung der Feuchtigkeit von Ackerland verwendet, um die Genauigkeit der Überwachung zu verbessern Ergebnisse. Bei der eigentlichen landwirtschaftlichen Produktionsbewirtschaftung steht auch die Feldfeuchtigkeitsleckage im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit. Es wurden Studien durchgeführt, in denen Infrarotbildkameras zur Überwachung der Feuchtigkeitsleckage in Bewässerungskanälen verwendet wurden. Die Genauigkeit kann 93 % erreichen.
Schädlinge und Krankheiten
Die Verwendung der Nahinfrarot-Spektralreflexionsüberwachung von Pflanzenschädlingen und -krankheiten basiert auf: Blättern im Nahinfrarotbereich der Reflexion durch das Schwammgewebe und die Zaungewebekontrolle, gesunde Pflanzen, diese beiden Gewebelücken sind mit Feuchtigkeit gefüllt und expandieren , ist ein guter Reflektor verschiedener Strahlung; Wenn die Pflanze geschädigt ist, wird das Blatt beschädigt, das Gewebe verwelkt, das Wasser wird reduziert, die Infrarotreflexion wird reduziert, bis sie verloren geht.
Die thermische Infrarotüberwachung der Temperatur ist auch ein wichtiger Indikator für Pflanzenschädlinge und -krankheiten. Pflanzen in gesundem Zustand, hauptsächlich durch die Steuerung des Öffnens und Schließens der Blattstomata und der Regulierung der Transpiration, um die Stabilität ihrer eigenen Temperatur aufrechtzuerhalten; Im Krankheitsfall treten pathologische Veränderungen auf, die Erreger-Wirt-Wechselwirkungen des Erregers auf die Pflanze, insbesondere auf die transpirationsbedingten Aspekte der Auswirkung, bestimmen den Temperaturanstieg und -abfall im befallenen Teil. Im Allgemeinen führt die Pflanzenerkennung zu einer Deregulierung der Stomata-Öffnung, sodass die Transpiration im erkrankten Bereich höher ist als im gesunden Bereich. Die starke Transpiration führt zu einem Temperaturabfall im infizierten Bereich und zu einem höheren Temperaturunterschied auf der Blattoberfläche als beim normalen Blatt, bis nekrotische Flecken auf der Blattoberfläche auftreten. Die Zellen im nekrotischen Bereich sind vollständig abgestorben, die Transpiration in diesem Teil geht vollständig verloren und die Temperatur beginnt zu steigen. Da jedoch der Rest des Blattes infiziert zu werden beginnt, ist der Temperaturunterschied auf der Blattoberfläche immer höher als der eine gesunde Pflanze.
Weitere Informationen
Im Bereich der Informationsüberwachung landwirtschaftlicher Flächen haben UAV-Fernerkundungsdaten ein breiteres Anwendungsspektrum. Beispielsweise kann es verwendet werden, um den abgefallenen Bereich von Mais mithilfe mehrerer Texturmerkmale zu extrahieren, den Reifegrad der Blätter während der Reifephase der Baumwolle mithilfe des NDVI-Index widerzuspiegeln und Anwendungskarten für Abscisinsäure zu erstellen, die das Sprühen von Abscisinsäure effektiv steuern können auf Baumwolle, um den übermäßigen Einsatz von Pestiziden usw. zu vermeiden. Entsprechend den Anforderungen der Überwachung und Bewirtschaftung landwirtschaftlicher Flächen ist es ein unvermeidlicher Trend für die zukünftige Entwicklung der informatisierten und digitalisierten Landwirtschaft, die Informationen von UAV-Fernerkundungsdaten kontinuierlich zu erkunden und ihre Anwendungsbereiche zu erweitern.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 24. Dezember 2024