無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用有哪些

無(wú)人機(jī)正在制造一場(chǎng)新的農(nóng)業(yè)革命。據(jù)估計(jì)，未來(lái)幾年無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)市場(chǎng)的規(guī)模將達(dá)到數(shù)十億美元。做為聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織和國(guó)際電信聯(lián)盟關(guān)于“無(wú)人機(jī)和農(nóng)業(yè)”的研究報(bào)告的編輯，信息專家Gerard Sylvester說(shuō)，隨著農(nóng)民們努力適應(yīng)氣候變化并應(yīng)對(duì)其他挑戰(zhàn)，無(wú)人機(jī)有望幫助整個(gè)農(nóng)業(yè)企業(yè)提高效率。

當(dāng)無(wú)人機(jī)配備了攝像機(jī)和其他數(shù)據(jù)采集設(shè)備時(shí)，無(wú)人機(jī)就成為了“天空之眼”。在一些國(guó)家，無(wú)人機(jī)已經(jīng)定期用于運(yùn)送肥料或殺蟲劑。美國(guó)農(nóng)民，包括加利福尼亞州和紐約州的葡萄種植者，一直在試驗(yàn)無(wú)人機(jī)，以調(diào)查水資源缺乏或土壤無(wú)法吸收的“低活力”區(qū)域。

雖然無(wú)人機(jī)正變得無(wú)比強(qiáng)大，但仍不夠“完美”：例如，如何從作物中辨別雜草，這需要特殊的感知能力。盡管如此，無(wú)人機(jī)可能很快會(huì)成為農(nóng)業(yè)機(jī)械的標(biāo)準(zhǔn)配件。下面介紹一些無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域潛在應(yīng)用的例子：

1、作物評(píng)估

要監(jiān)控整個(gè)作物種植的區(qū)域需要花費(fèi)大量時(shí)間和人力，而無(wú)人機(jī)可以快速掃過(guò)并檢查，找到那些生長(zhǎng)緩慢、可能需要實(shí)施補(bǔ)救措施的植物。

傳感器可以監(jiān)測(cè)植物吸收和反射特定波長(zhǎng)的光，形成顏色對(duì)比圖像，直觀的反應(yīng)出有問(wèn)題的區(qū)域。從這些數(shù)據(jù)生成的圖像包括NDVI（歸一化差異植被指數(shù)）地圖，其通過(guò)計(jì)算近紅外和可見光輻射的差異的比率得出，并通過(guò)衛(wèi)星圖像和無(wú)人機(jī)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)獲得。

通過(guò)這種方法，可以區(qū)分土壤、作物和森林，還可以發(fā)現(xiàn)生病的植物，因?yàn)槭艿轿：蛎撍闹参锲浞瓷涔獾姆绞讲煌?a href="http://ttokpm.com/article/zt/" target="_blank">最新的研究表明，這種光譜數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)被漂浮的農(nóng)藥傷害的作物，以及生長(zhǎng)在作物中，對(duì)除草劑免疫的雜草。

如上圖所示，研究人員在加拿大安大略省的一片小麥地上進(jìn)行了試驗(yàn)，使用裝有傳感器的無(wú)人機(jī)對(duì)田地進(jìn)行了調(diào)查。由此產(chǎn)生的地圖突出顯示了需要進(jìn)一步調(diào)查的區(qū)域：NDVI地圖上有一塊由蠕蟲侵染的部分（區(qū)域B），旁邊則是無(wú)感染的健康作物（區(qū)域A）。還可以看到巖石（區(qū)域D），小麥莖被破壞的區(qū)域在地圖中則以亮粉色突出。

2、牧群監(jiān)測(cè)

養(yǎng)殖牛的牧場(chǎng)主在廣袤的農(nóng)場(chǎng)中使用無(wú)人機(jī)跟蹤他們的牲畜，并排查哪些位置的圍欄需要固定。當(dāng)配備高清熱成像儀和夜間攝像機(jī)時(shí)，無(wú)人機(jī)還可以幫助調(diào)查可能正在騷擾和攻擊牧群的動(dòng)物。在印度卡齊蘭加國(guó)家公園，這種無(wú)人機(jī)也成為跟蹤人類偷獵者的工具。

美國(guó)宇航局早期通過(guò)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)大平原植被生長(zhǎng)的努力推動(dòng)了NDVI的發(fā)展。植物的葉子可以吸收和反射不同波長(zhǎng)的光：健康葉子中的葉綠素吸收可見光，同時(shí)反射近紅外光。黃色、受壓的葉子和死葉（以及作為土壤的巖石）以不同的方式反射和吸收這些波長(zhǎng)。配備傳感器的無(wú)人機(jī)可以收集這些光譜數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建顯示作物健康變化的地圖。

3、疾病監(jiān)測(cè)

在沒有仔細(xì)審查的情況下，使植物枯萎和以其他方式破壞作物的病原體可以逃避檢測(cè)。

雖然光譜成像技術(shù)可以揭示綠色植物內(nèi)的黃化植物，但弗吉尼亞理工大學(xué)的Schmale正在使用無(wú)人機(jī)發(fā)現(xiàn)漂浮在空位還未著陸的病原體。他捕獲了真菌鐮刀菌（Fusariumgraminearum）的空氣孢子，它可以摧毀小麥和玉米，已經(jīng)飄走了幾公里甚至更多。

如果農(nóng)民知道附近縣的病原體爆發(fā)，空氣采樣可以提醒其即將到來(lái)。聯(lián)邦和州政府機(jī)構(gòu)還可以更大規(guī)模地監(jiān)測(cè)病原體，使農(nóng)民能夠在爆發(fā)之前做好準(zhǔn)備。

4、水分監(jiān)測(cè)

土地吸收水分很多時(shí)候是不均勻。有些部分可能比其他部分干得更快，或者被澆水設(shè)備遺漏。

光譜和熱成像可以揭示作物枯萎的干燥點(diǎn)。成像還可以檢測(cè)設(shè)備和灌溉渠道的泄漏。更重要的是，農(nóng)民可以使用機(jī)載激光掃描技術(shù)或?qū)?shù)千張高質(zhì)量航拍照片拼接成3D地圖的軟件來(lái)評(píng)估其土地的地形。

這些地圖可以識(shí)別集水區(qū)，揭示果園每棵樹底部的水流方向，并確定可能影響作物健康和土壤侵蝕的其他土地特征。

5、機(jī)械傳粉者

實(shí)際上，蜜蜂機(jī)器人可能對(duì)授粉沒有太多幫助，但無(wú)人機(jī)可能有一天會(huì)向真正的蜜蜂提供幫助。

一家總部位于紐約的初創(chuàng)公司開發(fā)了花粉傾倒無(wú)人機(jī)，幫助杏仁、櫻桃和蘋果等水果進(jìn)行授粉。該公司報(bào)告稱其無(wú)人機(jī)的授粉率可從25%提高至65%，但外部分析驗(yàn)證這些數(shù)字尚未完成。盡管如此，一些水果種植者樂觀地認(rèn)為無(wú)人機(jī)在果園中可能是有用的。

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