Bezpilota lidaparāti (UAV) var pārvadāt dažādus tālizpētes sensorus, kas var iegūt daudzdimensionālu, augstas precizitātes informāciju par lauksaimniecības zemi un īstenot vairāku veidu lauksaimniecības zemes informācijas dinamisko uzraudzību. Šāda informācija galvenokārt ietver informāciju par kultūraugu telpisko izplatību (lauksaimniecības zemes lokalizācija, kultūraugu sugu identifikācija, platības novērtējums un izmaiņu dinamiskā uzraudzība, lauka infrastruktūras izzināšana), informāciju par kultūraugu augšanu (kultūraugu fenotipiskie parametri, uztura rādītāji, raža) un kultūraugu augšanas stresa faktoru (lauka mitrums, kaitēkļi un slimības) dinamiku.
Lauksaimniecības zemes telpiskā informācija
Lauksaimniecības zemes telpiskās atrašanās vietas informācija ietver lauku ģeogrāfiskās koordinātas un kultūraugu klasifikācijas, kas iegūtas, izmantojot vizuālo diskrimināciju vai mašīnatpazīšanu. Lauku robežas var noteikt pēc ģeogrāfiskajām koordinātām, un var arī novērtēt stādīšanas platību. Tradicionālajai topogrāfisko karšu digitalizācijas metodei kā reģionālās plānošanas un platības novērtēšanas bāzes kartei ir slikts savlaicīgums, un atšķirība starp robežu atrašanās vietu un faktisko situāciju ir milzīga un tai trūkst intuīcijas, kas neveicina precīzās lauksaimniecības ieviešanu. Bezpilota lidaparātu tālizpēte var iegūt visaptverošu lauksaimniecības zemes telpiskās atrašanās vietas informāciju reāllaikā, kam ir nesalīdzināmas tradicionālo metožu priekšrocības. Augstas izšķirtspējas digitālo kameru aerofotoattēli var realizēt lauksaimniecības zemes pamata telpiskās informācijas identificēšanu un noteikšanu, un telpiskās konfigurācijas tehnoloģijas attīstība uzlabo lauksaimniecības zemes atrašanās vietas informācijas pētījumu precizitāti un dziļumu, kā arī uzlabo telpisko izšķirtspēju, vienlaikus ieviešot augstuma informāciju, kas nodrošina precīzāku lauksaimniecības zemes telpiskās informācijas uzraudzību.
Informācija par kultūraugu augšanu
Kultūraugu augšanu var raksturot ar informāciju par fenotipiskajiem parametriem, uztura rādītājiem un ražu. Fenotipiskie parametri ietver veģetācijas segumu, lapu platības indeksu, biomasu, auga augstumu utt. Šie parametri ir savstarpēji saistīti un kopā raksturo kultūraugu augšanu. Šie parametri ir savstarpēji saistīti un kopā raksturo kultūraugu augšanu un ir tieši saistīti ar galīgo ražu. Tie dominē lauksaimniecības informācijas monitoringa pētījumos, un ir veikti vēl daudzi citi pētījumi.
1) Kultūraugu fenotipiskie parametri
Lapu laukuma indekss (LAI) ir vienpusējo zaļo lapu laukuma summa uz virsmas laukuma vienību, kas var labāk raksturot kultūraugu gaismas enerģijas absorbciju un izmantošanu, un ir cieši saistīts ar kultūraugu materiālu uzkrāšanos un galīgo ražu. Lapu laukuma indekss ir viens no galvenajiem kultūraugu augšanas parametriem, ko pašlaik uzrauga bezpilota lidaparātu tālizpēte. Veģetācijas indeksu (veģetācijas attiecības indeksa, normalizētā veģetācijas indeksa, augsnes kondicionēšanas veģetācijas indeksa, diferenciālās veģetācijas indeksa utt.) aprēķināšana, izmantojot multispektrālos datus, un regresijas modeļu izveide, izmantojot zemes patiesuma datus, ir nobriedušāka metode fenotipisko parametru invertēšanai.
Virszemes biomasa kultūraugu vēlīnā augšanas stadijā ir cieši saistīta gan ar ražu, gan kvalitāti. Pašlaik biomasas novērtēšana, izmantojot bezpilota lidaparātu tālizpēti lauksaimniecībā, joprojām galvenokārt izmanto multispektrālos datus, iegūst spektrālos parametrus un aprēķina veģetācijas indeksu modelēšanai; telpiskās konfigurācijas tehnoloģijai ir noteiktas priekšrocības biomasas novērtēšanā.
2) Kultūraugu barības vielu rādītāji
Tradicionālajai kultūraugu uztura stāvokļa uzraudzībai ir nepieciešama lauka paraugu ņemšana un iekštelpu ķīmiskā analīze, lai diagnosticētu barības vielu vai indikatoru (hlorofila, slāpekļa utt.) saturu, savukārt bezpilota lidaparātu tālizpēte balstās uz faktu, ka dažādām vielām ir specifiskas spektrālās atstarošanas-absorbcijas īpašības diagnozes noteikšanai. Hlorofila uzraudzība tiek veikta, pamatojoties uz to, ka tam ir divi spēcīgi absorbcijas reģioni redzamās gaismas joslā, proti, sarkanā daļa 640–663 nm un zili violetā daļa 430–460 nm, savukārt absorbcija ir vāja pie 550 nm. Lapu krāsa un tekstūras īpašības mainās, ja kultūraugiem ir deficīts, un krāsu un tekstūras statistisko raksturlielumu atklāšana, kas atbilst dažādiem deficītiem un saistītajām īpašībām, ir barības vielu uzraudzības atslēga. Līdzīgi kā augšanas parametru uzraudzībai, raksturīgo joslu, veģetācijas indeksu un prognozēšanas modeļu izvēle joprojām ir pētījuma galvenais saturs.
3) Ražas raža
Lauksaimniecības darbību galvenais mērķis ir palielināt ražas apjomu, un precīza ražas novērtēšana ir svarīga gan lauksaimnieciskās ražošanas, gan vadības lēmumu pieņemšanas nodaļām. Daudzi pētnieki ir mēģinājuši izveidot ražas novērtēšanas modeļus ar augstāku prognozēšanas precizitāti, izmantojot daudzfaktoru analīzi.
Lauksaimniecības mitrums
Lauksaimniecības zemes mitrumu bieži uzrauga ar termiski infrasarkanajām metodēm. Apgabalos ar augstu veģetācijas segumu lapu atvārsnīšu aizvēršanās samazina ūdens zudumus transpirācijas dēļ, kas samazina latento siltuma plūsmu virszemē un palielina jūtamo siltuma plūsmu virszemē, kas savukārt izraisa vainaga temperatūras paaugstināšanos, kas tiek uzskatīta par augu vainaga temperatūru. Ūdens stresa indekss, kas atspoguļo kultūraugu enerģijas bilanci, var kvantitatīvi noteikt saistību starp kultūraugu ūdens saturu un vainaga temperatūru, tāpēc vainaga temperatūra, kas iegūta ar termiski infrasarkano sensoru, var atspoguļot lauksaimniecības zemes mitruma stāvokli; kaila augsne vai veģetācijas sega nelielās platībās var tikt izmantota, lai netieši invertētu augsnes mitrumu ar zemes pazemes temperatūru, kas ir princips, ka: ūdens īpatnējais siltums ir liels, siltuma temperatūra mainās lēni, tāpēc zemes pazemes temperatūras telpiskais sadalījums dienas laikā var netieši atspoguļoties augsnes mitruma sadalījumā. Tāpēc dienas pazemes temperatūras telpiskais sadalījums var netieši atspoguļot augsnes mitruma sadalījumu. Vainagaugu temperatūras uzraudzībā kaila augsne ir svarīgs traucējošais faktors. Daži pētnieki ir pētījuši kailaugsnes temperatūras un kultūraugu zemsedzes savstarpējo saistību, noskaidrojuši atšķirību starp kailaugsnes izraisītajiem vainaga temperatūras mērījumiem un patieso vērtību, un izmantojuši koriģētos rezultātus lauksaimniecības zemes mitruma monitoringā, lai uzlabotu monitoringa rezultātu precizitāti. Faktiskajā lauksaimniecības zemes ražošanas pārvaldībā uzmanības centrā ir arī lauka mitruma noplūde, ir veikti pētījumi, kuros izmanto infrasarkanos attēlveidotājus apūdeņošanas kanālu mitruma noplūdes monitoringam, precizitāte var sasniegt 93%.
Kaitēkļi un slimības
Augu kaitēkļu un slimību uzraudzības pamatā ir lapu atstarošana no sūkļa audiem tuvā infrasarkanā spektra diapazonā un žoga audu kontrole, veseli augi, šīs divas audu spraugas ir piepildītas ar mitrumu un izplešanos, kas ir labs dažādu starojumu atstarotājs; kad augs ir bojāts, lapa ir bojāta, audi ir novītuši, ūdens ir samazinājies, infrasarkanā atstarošana ir samazināta līdz izzušanai.
Termiskā infrasarkanā temperatūras uzraudzība ir arī svarīgs kultūraugu kaitēkļu un slimību rādītājs. Veselīgos apstākļos augi, galvenokārt kontrolējot lapu atvārsnīšu atvēršanos un aizvēršanos, regulējot transpirāciju, uztur savas temperatūras stabilitāti; slimības gadījumā notiek patoloģiskas izmaiņas, patogēna un saimnieka mijiedarbība, patogēna ietekme uz augu, īpaši uz transpirācijas aspektiem, noteiks temperatūras paaugstināšanos un pazemināšanos inficētajā daļā. Kopumā augu noteikšana noved pie atvārsnīšu atvēršanās deregulācijas, un tādējādi transpirācija slimības skartajā zonā ir lielāka nekā veselīgajā zonā. Enerģiskā transpirācija noved pie inficētās zonas temperatūras pazemināšanās un lielākas temperatūras starpības uz lapas virsmas nekā uz normālas lapas, līdz lapas virsmā parādās nekrotiski plankumi. Nekrotiskās zonas šūnas ir pilnībā mirušas, transpirācija šajā daļā ir pilnībā zudusi, un temperatūra sāk paaugstināties, bet, tā kā pārējā lapas daļa sāk inficēties, temperatūras starpība uz lapas virsmas vienmēr ir lielāka nekā veselam augam.
Cita informācija
Lauksaimniecības zemes informācijas uzraudzības jomā bezpilota lidaparātu (UAV) tālizpētes datiem ir plašāks pielietojumu klāsts. Piemēram, tos var izmantot, lai noteiktu kukurūzas nobirušās platības, izmantojot vairākas tekstūras pazīmes, atspoguļotu lapu brieduma līmeni kokvilnas gatavības stadijā, izmantojot NDVI indeksu, un ģenerētu abscisīnskābes lietošanas recepšu kartes, kas var efektīvi vadīt abscisīnskābes izsmidzināšanu uz kokvilnas, lai izvairītos no pārmērīgas pesticīdu lietošanas utt. Atbilstoši lauksaimniecības zemes uzraudzības un pārvaldības vajadzībām, turpmākajā informatizētas un digitalizētas lauksaimniecības attīstībā neizbēgama tendence ir nepārtraukti izpētīt bezpilota lidaparātu tālizpētes datu informāciju un paplašināt to pielietojuma jomas.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 24. decembris