一、超高分辨率精准农业遥感背景
遥感分辨率尺度决定了精准农业开展的尺度,传统遥感技术受到分辨率限制,只能按照地块为操作单元来开展农业活动。但是如果想更好地利用耕地资源潜力,科学合理利用物资投入,以提高农作物产量和品质、降低生产成本、减少农业活动带来的污染和改善环境质量,那么遥感的最小单元就必须要从地块尺度进一步提升到每一颗植株,农业大数据技术将向更加精细化、集成化方向发展。
二、技术的优势和必要性
无人机技术在我国的农业发展中有着广泛的应用,包括播种、施肥、病虫害防治等环节,在规模化的农业生产中已经有了成熟的应用模式,但这种应用仍然是表面的、粗犷的,离真正的精准农业仍有不小的差距。
因此睿铂科技结合自身在可见光传感器领域多年的技术积累,研发了专门针对农业巡查的高精度可见光相机。
(1)高精度可见光相机能够提供高分辨率的图像,即使是微小的细节也能清晰可见,具有广泛的应用价值。
作物监测与评估:高精度可见光相机能够用于实时监测作物的生长状态,如叶片颜色、形状、大小等,从而判断作物的生长是否健康。通过对图像的处理和分析,还可以提取出更多有关作物生长的信息,如生长速率、密度等;
病虫害检测:高精度可见光相机可以捕捉到作物叶片上的病斑、虫洞等异常现象,帮助农民及时发现病虫害问题。通过对比正常叶片和异常叶片的图像,可以确定病虫害的类型和程度;
精准农业实践:结合可见光相机的图像数据和地理信息系统(GIS)技术,可以实现精准农业实践,通过对农田的精确划分和作物生长情况的实时监测;
智能农业装备:可见光相机还可以与智能农业装备相结合,实现农田的自动化巡检和监测,这些装备可以搭载可见光相机进行大面积的农田巡查,大大节省了人力成本,提高了巡查效率。
(2)高精度可见光无人机巡查在农业中的应用,可以为农业领域带来了显著的经济效益和社会效益。
经济效益方面:
成本降低:传统农业监测方法往往需要大量人力物力投入,而高精度可见光无人机巡查能够在短时间内覆盖大片区域,减少了对大量人力的需求,从而降低了成本。
精准决策:通过无人机采集的高清图像,农业经营者可以更准确地了解作物生长情况、病虫害分布等信息,从而做出更精准的决策,如施肥、灌溉和喷药等,提高了资源利用效率。
产量提升:基于无人机图像采集的数据,农业研究者可以分析作物生长的最佳条件,优化种植模式和管理策略,从而有望提高作物产量。
社会效益方面:
环境保护:高精度可见光无人机巡查有助于精准识别病虫害区域,减少农药的过度使用,降低对环境的污染。同时,通过优化种植模式,可以减少土地资源的浪费,促进农业的可持续发展。
食品安全:通过无人机对农田进行实时监测,可以及时发现并控制农药残留等潜在食品安全问题,提高农产品的质量和安全性。
农村发展:高精度可见光无人机巡查的应用,有望推动农业信息化和智能化的发展,提高农业生产的科技含量和附加值,促进农村经济的繁荣和农民收入的增加。
三、超高分辨率遥感相机
基于农业高分辨率遥感数据的需求睿铂开发了中画幅高分相机SF10M2,采用了中画幅图像传感器,拥有1.2亿像素图像分辨率,使用睿铂自研的MLE镜头,能够有效控制色差,并把镜头畸变控制到千分之三以内。使用MLS机械无畸变快门,大幅度降低运动畸变。相机具有120mm超长焦距能够在10米的航飞高度采集0.3mm分辨率尺度的航空影像数据;
SF10M2高分辨率遥感相机
专业的巡检相机,不但能够有效提高巡查效率,还能够采集超高分辨率的影像数据,大幅提高巡查质量,为精准农业提供扎实可靠的数据支撑。
四、遥感航线规划软件
航测智绘是睿铂自研的一款航线规划软件,除了支持睿铂全系列设备的网格、环绕、仿地、立面四大类航线规划功能外,还支持自主导入DEM高程文件并自动识别高程类型,以及三维模型一键导入并自动对齐底图地物的功能。配合快拆云台,能兼容市面各种形态的无人机平台,实现一机多用,有效提升作业效率。可用于大面积、高精度、纹理复杂的建图航拍,其特有的优势可广泛应用于智慧城市、城市规划、巡检侦查等领域。
通过航线规划软件,结合无人机的定位系统,可实现无人机自主巡查作业,大量减少人工干预,并且可以对重点区域或已发现问题区域执行高频定点复查。
还能够实现对不规则农田及梯田的全覆盖仿地巡查,确保巡查的精度。
巡查航线
五、发展趋势
过去的三十年我国农业现代化取得长足进步。农业生产基础设施全面加强,建成高标准农田8亿亩,有效灌溉面积10.3亿亩。农业生产基本实现机械化,主要农作物耕种收综合机械化率达到71%,农机总动力超过10亿千瓦。农业科技取得重大发展,全国农业科技进步贡献率超过60%。农业生产的化肥、农药利用率明显提升,农作物良种覆盖率超过96%,秸秆综合利用率超过86%,农膜回收率超过80%。科学技术,为我国的粮食安全战略和全面脱贫打下了坚实的基础。
未来,自动化、智能化、信息化将会成为我国农业新的发展方向。通过数字化管理平台对农田进行精准管理,自动化农机完成耕地、播种、收割等工作,无人机采集作物的高清影像数据,由人工智能结合大数据等技术手段,对作物的生长情况、病虫害情况进行精准分析,再由无人机完成定点施肥或喷洒农药。整个过程将极大地节省人力成本,降低化肥的浪费和农药对环境的污染。为农业增产、农民增收提供科技支撑。
实现智能化、信息化的农业,离不开海量农业数据的支撑。尤其是高分辨的影像数据,是人工智能训练和大数据分析的基础。因此,在未来的一段时间内,采集海量的高分辨影像数据,必将成为我国农业科技发展工作的重点。