无人机在现代精准化农业和智慧灌溉中的应用

朱长富 廖华春 龙耿文

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。本文简单介绍了无人机遥感技术在现代精准化农业中的应用和发挥的优势等，并根据目前最新的科技，结合RF射频技术和GPS技术，提出了智慧灌溉的先进技术，在满足农业生产的前提下节约用水，实现现代精准化农业的可持续发展。

关键词：无人机；遥感技术；节约用水；智慧灌溉；精准化农业

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机这几大类。无人机除了在军事上应用外，也大量应用在民用各行业，比如测绘、国土和农业等都已得到了广泛应用。

一、无人机在精准农业中的应用

1.农田药物喷洒

药物喷洒是农用无人机最为广泛的应用，与传统植保作业相比，植保无人机具有精准作业、高效环保、智能化、操作简单等特点，为农户节省大型机械和大量人力的成本，全国各地不少地区都已使用植保无人机进行药物作业，受到了人们的肯定。

2.农田信息监测

无人机农田信息监测主要包括病虫监测、灌溉情况监测及农作物生长情况监测等，是利用以遥感技术为主的空间信息技术通过对大面积农田、土地进行航拍，从航拍的图片、摄像资料中充分、全面地了解农作物的生长环境、周期等各项指标，从灌溉到土壤变异，再到肉眼无法发现的病虫害、细菌侵袭，指出出现问题的区域，从而便于农民更好地进行田间管理。无人机农田信息监测具有范围大、时效强和客观准确的优势，是常规监测手段无法企及的。

3.农业保险勘察

农作物在生长过程中难免遭受自然灾害的侵袭，使得农民受损。农业保险公司为了更为有效地测定实际受灾面积，进行农业保险灾害损失勘察，将无人机应用到农业保险赔付中。无人机具有机动快速的响应能力、高分辨率图像和高精度定位数据获取能力、多种任务设备的应用拓展能力、便利的系统维护等技术特点，可以高效地进行受灾定损任务。通过航拍查勘获取数据、对航拍图片进行后期处理与技术分析，并与实地丈量结果进行比较校正，保险公司可以更为准确地测定实际受灾面积。无人机受灾定损，解决了农业保险赔付中勘察定损难、缺少时效性等问题，在提高效率的同时确保了农田赔付勘察的准确性。

4.无人机在农业其它方面的应用

无人机在农业方面的应用除以上三个用途外，还可进行播种、授粉、施肥和农业灌溉。近年来逐渐开展起来的农用无人机作业在化肥施撒、农作物授粉、播种等方面充分显示出优势。

二、无人机在农业智慧灌溉中的应用

1.无人机在旱情监测上的应用

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。

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。

2.无人机在智慧灌溉上的应用

农业灌溉是农业生产中最基本的问题，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。

在无人机部署并配合智能传感器为农业生态系统提供通信服务，通过RF和GPS的结合，农业自动拖拉机可以以高达1厘米的精度对整个农田的农作物进行导航和路线校正。安装了RF设备的无线机器（M2M）网络有可能解决自动化农业环境中的重大连接问题。

无人机携带RF射频技术可以帮助优化淡水、肥料和杀虫剂等资源，并识别健康和不健康的作物；智能传感器可以应用于土壤监测并实现灌溉，通过RF射频技术远程传输数据，从而实现智灌溉。比如，农田的传感器检测到农作物的长势不足，或者土壤中没有足够的营养物质。那么，传感器通过RF将信息发射给无人机，无人机将信息传递给信息中心的，决策者获得信息后立即做出正确的部署。从而实现智慧灌溉。

三、无人机在农业中应用的优势

相比传统农用机械，无人机具有以下的优势：

1.无人机播种、施肥具有精准度高、效率高的特点，将农民从繁重的植保作业中解脱出来，利于规模化生产；

2.无人机体积小巧，方便转场和运输；

3.不受地形条件限制，适用性好；

4.无人机操控手通过地面遥控及GPS定位对其实施控制，不直接操作机器，有效避免人員伤亡，安全性高。

5.无人机携带RF射频技术和GPS技术，可以实现智慧灌溉；

6.一般来讲一个农民每天采用旧的方法只能收集有限的信息。而采用了无人机，他可以在空中捕捉超视距方位的信息，效率远远超过农民旧方法。

四、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。

参考文献：

[1] 周超 ， 向绪友 ， 钟旭 ， 贺艺；《无人机在农业中的应用及展望》，《湖南农业科学》 ， 2017 （11） ：80-82.

[2] 吴冬平；《我国农业旱情监测技术现状及发展趋势分析》，《自然灾害学报》 ， 2015 （4） ：24-35.

[3] 浅夏忆伤秋；浅谈无人机发展史，百度文库，2016-07-24.

作者简介：朱长富（1975-）男，广东台山人，主要从事水利信息化、地理信息系统、无人机航摄影测量与遥感、工程测量、海洋测绘等方面的生产、技术管理和研究工作。