应用无人机如何开展精准葡萄栽培*

李明叡，方浩兵，刘禹虹，刘 颖，乐 钊，蔡 明，郑 崴

(1 沈阳药科大学功能食品与葡萄酒学院，辽宁 110016)(2 桓仁满族自治县重点产业发展服务中心)

近年来，随着我国人口老龄化程度的加剧，青壮年劳动力越来越少，直接导致酿酒葡萄产业劳动力成本增加。因此，对于酿酒葡萄产业而言，节约劳动力成本的首要任务就是解决葡萄园的管理问题，即实现高效率、低成本、精细化的管理。实施推广“精准农业”就是一条有效途径，它具有科学高效、节约人工等优点，可定位、定时、定量地实施农事操作技术与管理。在酿酒葡萄产业应用“精准农业”，我们将之定义为“精准葡萄栽培”，它是应用地理空间技术及相关设备收集、处理、分析葡萄园的环境数据，建立相关计算机模型和分析方法，为葡萄园高效管理提供科学参考。

“精准农业”发展初期，其主要数据来源是传统的卫星图像、地面传感器和气象站等。随着我国信息产业技术水平的突飞猛进，高分辨率无人机的应用使数据采集更为精准快捷。对于大田作物，无人机可以在符合飞行条件的任何时间进行田间作业及数据采集。但对于酿酒葡萄而言，目前国内研究相对较少，且受葡萄园栽培架式、整枝方式、行间杂草等复杂因素影响，对数据采集的田间作业条件提出了更高的要求。为此，我们通过实践探索，初步筛选出2种将无人机应用于“精准葡萄栽培”的方法及案例。

1 多光谱相机无人机——以大疆精灵4多光谱版为例

植株的光谱信息对应着不同的生长状态，利用多光谱无人机采集植株光谱信息，可以快速、精准地判断植株的生长情况及健康水平。该款无人机采集的原始数据经过处理生成归一化植被指数(NDVI)等5个遥感植被指数的葡萄园地图，可以直观地反映葡萄园水分状况、土壤湿度、植株长势、产量和浆果成分等。图1为应用实例。

图1 葡萄园多光谱遥感归一化差分植被指数图

葡萄生长状况一般要靠人工监测，费时费力。而利用多光谱遥感无人机航拍省时省力，所采集的数据处理后，可生成归一化差分植被指数图。依据不同指标，可以辅助葡萄管理者科学判断哪些地块需要除草，哪些地块需要补充水肥，哪些地块需要补苗，哪些地块植株生长不良，辅助酿酒师判断葡萄浆果质量的优劣等情况。

2 高精度航测无人机——以大疆精灵4 RTK为例

精灵4 RTK是一款高精度航测无人机，主要应用于低空摄影测量，兼具厘米级导航定位系统和高性能成像系统。该机型所搭配的带屏遥控器内置APP提供多种航线规划模式，同时支持地理空间范围文件的导入，操作十分方便。它的另一特点是倾斜摄影，采集的数据处理后能够实现葡萄园三维模型的重建。图2为应用实例。

通过建立三维模型，管理者可以全方位、多角度观察并评估葡萄园，直接获取不同地块的坡度、行距、株距、叶幕形状、叶幕高度等信息，大大提高了管理者的工作效率。该航测无人机亦可作为植保无人机的“探路者”，协助植保无人机精确规划航线，为植保无人机自动化作业提供极大便利。

综上，借助无人机技术，我们已经可以实现“精准葡萄栽培”，即葡萄园与植株的数字化管理、葡萄园三维模型的建立、葡萄园远程管理与决策等。今后工作中，我们还将摸索无人机在有害生物防治方面的应用技术，辅助葡萄园管理者制定精准、节约的植保方案。

图2 高精度航测无人机建立的葡萄园地块三维模型