无人机遥感技术在农业灌溉上的应用

刘洋　李卫国　王利利

摘 要：无人机作为小型遥感技术的平台，与传统的卫星和航空遥感相比，在灵活性和分辨率方面都有独特的优势。土壤湿度的变化会造成土壤的热学和地表的光学特性以及气候的变化，导致农业生产受到影响。为了满足农业生产上对土壤湿度变化的需求，无人机光学遥感技术得到准确的土壤湿度来满足现代精准化农业的需求，并且依据得到的不同土壤湿度对已经实现自动化的农业灌溉进行合理的规划安排，在满足农业生产的前提下节约用水，实现可持续发展。

关键词：无人机；光学遥感技术；土壤湿度；节约用水

一、我国的干旱状况及干旱预警机制

（一）我国干旱现状

我国是一个严重干旱缺水的农业大国。很多省份的人均水资源量低于500立方米。我国人均水资源占有量在世界银行统计的153个国家中仅排第88位。水资源分布也很不平衡，长江流域及其以南地区，面积只占全国的36.5%，但水资源量却占全国的81%；其以北地区，面积占全国的63.5%，但水资源量仅占19%，所以水资源短缺是我国面临的严峻问题。并且我国的农业生产几乎全部依靠灌溉，因此发展安全节约高效的精准农业是我国农业发展的一个目标。

（二）我国干旱预警机制

我国干旱预警主要是通过国家各级人民政府抗旱防汛指挥部负责管理。依据国家的相关法律法规、农牧业、水利、气象等部门向同级人民政府递交干旱监测、预测预警决策信息，政府部门根据干旱灾害的严重程度启动不同的预警应急预案，不同部门之间开展的常规干旱监测、预警评估业务信息，供内部业务使用或通过授权的媒体上发布。所以我们一般得到的天气及干旱情况是比较笼统的大范围的天气状况。但是现在的精准农业上的需要的则是应比较详细的、精准的。同时由于地理环境以及土壤环境的差异即使在同一块土地中不同部分的土壤含水量也会出现差异，更重要的是我国的地理环境比较复杂，想要准确的监测土壤湿度就更难了。

二、无人机在旱情监测上的应用

通过发展安全高效节约的精准化农业是农业现代化的重要标志，也是我国发展农业的一个目标。无人机已经成为一种新型的信息获取途径，在农业现代化的建设进程中，其在精准农业发展中占有的地位会越来越重要，尤其是在农业旱情监测以及农业灌溉上的应用。

（一）无人机遥感技术

传统遥感技术一般采用卫星和大型飞机作为遥感平台，进行大面积观测并获得丰富的综合性数据。但是，传统遥感在小时空尺度的数据采集分析上存在分辨率不足的问题。如果采用小型无人机作为低成本的新型遥感平台，就很好的弥补了传统遥感的缺陷，在局部遥感和应急监测方面会取得巨大的成功。

无人机遥感技术要求搭载的仪器所占空间小、重量轻、抗震性优良。光学遥感技术具有所占空间小、时间短、成像简单、费用少等一系列优点。无人机通过搭载有合成的多功能探测器，以近红外光作为遥感测量的手段，采集多波段光谱数据，依靠地面的操作站对无人机实施操控。

（二）土壤湿度监测与土地灌溉

土壤的含水量是农作物生长的重要指标，农作物的生长都有适宜的土壤湿度范围，在现代的农业生产中我们往往需要及时的了解大面积农田的土壤湿度。传统的土壤水分测量方法有：种子散射法、重力土壤采样法、张力计法、土壤蒸渗法和土壤电阻法。但是这些方法采样时间长且是点数据，不能满足大面积空间、长期的土壤湿度动态要求，没有显著的代表性。微波遥感技术就可以很好解决这些问题，微波遥感监测土壤水分的基础是土壤的介电特性与水分含量间的密切关系，因为土壤的介电常数受水的影响很大。无人机通过搭载遥感设备，对收集到的土壤反射回的微波图像数据进行综合分析，和建立的模型进行对比得到具体的土壤湿度含量，并且可以对图像模糊的区域通过自动或人工对无人机实时进行任务设定、航线调整进行重新的观测。可以更加全面的对土壤进行监测，然后将再次传回的数据与图像进行数据处理分析，得到更加具体的土壤湿度。

农业灌溉是农业生产中最基本的问题，作为下一个严重缺水的国家，发展现代农业是我国农业建设的首要任务。节水灌溉技术在广义上是指相对于传统灌溉技术更加能节约、高效用水的灌溉方法，措施和制度的总称。狭义上是指以现代农业作为前提，根据地域性和作物生长规律的不同，以实现农业产量最高和生态效益最好为目标而进行的水资源开发和灌溉技术的总称。

合理高效的农田灌溉，是保证作物生长和节约用水的基本准则。现代农业中常采用的节水灌溉技术有沟灌、喷灌、滴灌等技术。我们通过得到的不同的土壤湿度对灌溉进行合理的安排，这样既能保证作物产量又能达到节约用水的目的。

三、结语

现代农业的快速发展对农业航空的需求日益增长，决定了农用无人机必定成为农业生产操作的主要力量之一。随着无人机遥感技术的不断发展及其在农业上的应用，为现代的精准化农业的发展提供了更为有利的技术支持，其不仅可以应用在土壤湿度的监测和农业灌溉上，还可以应用在其他农业的信息采集上，对农业生产进行实时监测，从而将农业生产的风险降到最低，保证农业产量，加快推进我国的农业精准化建设。

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