雖然這項(xiàng)技術(shù)對(duì)農(nóng)民和農(nóng)業(yè)企業(yè)似乎有著巨大的潛力，但很少有證據(jù)證明其已經(jīng)步入正軌。
“在農(nóng)業(yè)中使用無(wú)人機(jī)的一個(gè)主要障礙，是缺乏概念和方法來(lái)證明無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)可以在作物和牲畜管理中使用。”北達(dá)科他州立大學(xué)農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)專家John Nowatzki說(shuō)道。在該大學(xué)卡林頓研究推廣中心2014年的一個(gè)項(xiàng)目中，研究人員評(píng)估了無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在作物和牲畜管理中的實(shí)用性和有效性。
“目前在北達(dá)科他州，有很多生產(chǎn)商、咨詢公司和小型精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)廠商對(duì)無(wú)人機(jī)技術(shù)感興趣。”他說(shuō)。“我們的研究將為這些公司在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域成功使用無(wú)人機(jī)技術(shù)提供必要的信息和工具，研究也進(jìn)一步拓展了農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)應(yīng)用知識(shí)。”
卡林頓研究推廣中心還希望能夠開(kāi)發(fā)出可供無(wú)人機(jī)使用的決策支持系統(tǒng)。
以下是12種無(wú)人機(jī)的潛在用途及研究的初步發(fā)現(xiàn)。
1.在玉米、大豆和向日葵田中識(shí)別作物發(fā)芽情況和作物數(shù)量。
研究人員分別在播種后第一周和第二周，在田地的多個(gè)位置實(shí)地測(cè)量了作物的發(fā)芽情況和數(shù)量。每次無(wú)人機(jī)采集的多光譜圖像數(shù)據(jù)都會(huì)被修正、校準(zhǔn)和處理，以便從周圍環(huán)境中檢測(cè)出作物。系統(tǒng)將計(jì)算每平方米中的作物，最后得出作物地圖。
研究發(fā)現(xiàn)：在無(wú)人機(jī)Draganflyer X4-C上安裝一臺(tái)具有多光譜圖像0.9厘米空間分辨率的索尼NEX5相機(jī)，可以用來(lái)收集玉米數(shù)量數(shù)據(jù)?？墒褂肕atlab這款軟件來(lái)計(jì)數(shù)。
“由無(wú)人機(jī)采集的歸一化植被指數(shù)(NDVI)已在大豆品種試驗(yàn)中成功地預(yù)測(cè)了大豆生理成熟的日期。”卡林頓研究推廣中心的Mike Ostlie說(shuō)。“我們通過(guò)無(wú)人機(jī)測(cè)量了玉米植株數(shù)量，并且也在田地中實(shí)地計(jì)數(shù)。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)玉米植株非常小時(shí)，這兩種數(shù)據(jù)具有良好的相關(guān)性。”
2．識(shí)別玉米和小麥的氮缺乏情況。
在一塊田地的不同位置，研究人員使用光學(xué)傳感器實(shí)地收集了5葉期和8葉期玉米的NDVI。在同一天收集的無(wú)人機(jī)紅外圖像數(shù)據(jù)將被修正、校準(zhǔn)和處理，以檢測(cè)玉米氮缺乏情況。
研究發(fā)現(xiàn)：將從無(wú)人機(jī)圖像中得到的NDVI值與地面實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而驗(yàn)證無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。該數(shù)據(jù)可指導(dǎo)農(nóng)民在生長(zhǎng)季中按照可變速率施加氮肥。研究人員還收集了小麥開(kāi)花期的NDVI數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)與無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。
“我們比較了小麥田中的無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)和Green Seeker光譜儀數(shù)據(jù)。”Ostlie說(shuō)。“通過(guò)這兩個(gè)平臺(tái)檢測(cè)到的氮缺乏情況有著相似的精確度。兩個(gè)數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的數(shù)值并不相同，但各處理間的差異是相似的。”
3．評(píng)估作物早期健康狀況。
研究人員將利用卡林頓研究推廣中心對(duì)春小麥、大豆和玉米廣泛而多樣的研究，來(lái)識(shí)別不同地塊間作物早期的產(chǎn)量潛力、營(yíng)養(yǎng)水平、植物活力和直立程度。
研究發(fā)現(xiàn)：研究人員將無(wú)人機(jī)收集的多光譜圖像與同期在地面上收集的相同參數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。
“Greenseeker光譜儀和無(wú)人機(jī)圖像都可在作物未成熟時(shí)預(yù)測(cè)春小麥和硬質(zhì)小麥的產(chǎn)量潛力。”Ostlie說(shuō)。
4．發(fā)現(xiàn)病害癥狀。
病害管理系統(tǒng)的一部分是知曉某塊田地病害的發(fā)病率和嚴(yán)重程度，以便生產(chǎn)者在接下來(lái)的生長(zhǎng)季可以更好地管理農(nóng)作物或農(nóng)田。
卡林頓研究推廣中心的合作者將在試驗(yàn)范圍內(nèi)識(shí)別一系列病害的嚴(yán)重程度。第一批調(diào)查的作物和疾病是染上菌核病的大豆和食用干豆類。研究人員也將對(duì)黃褐色斑、斑枯病及春小麥銹病等病害進(jìn)行調(diào)查并量化。
研究發(fā)現(xiàn)：研究人員從谷物和豆科作物病害試驗(yàn)中收集圖像，數(shù)據(jù)尚未進(jìn)行分析。
5．查找蟲(chóng)害癥狀。
生產(chǎn)者需要監(jiān)視蟲(chóng)害情況，從而確定危害程度、危害位置和施用殺蟲(chóng)劑的量。
研究發(fā)現(xiàn)：蟲(chóng)害識(shí)別仍在研究中。
6．監(jiān)視雜草的侵?jǐn)_。
生產(chǎn)者需要監(jiān)視雜草情況，從而確定危害程度、危害位置和施用除草劑的量。
研究發(fā)現(xiàn)：“GreenSeeker手持光譜儀和無(wú)人機(jī)初級(jí)掃描圖像都沒(méi)有提供多少有關(guān)雜草控制的信息。”Ostlie說(shuō)道。“但是無(wú)人機(jī)圖像可以針對(duì)某個(gè)特定區(qū)域。于是我們?cè)谛←溙镏邪l(fā)現(xiàn)，無(wú)人機(jī)圖像與肉眼觀測(cè)的雜草量有很好的關(guān)聯(lián)性。那些成叢生長(zhǎng)的雜草，例如加拿大薊和普通馬利筋，需要采取特別的防控手段，無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)繪制的地圖可以在施用除草劑或耕作時(shí)起指導(dǎo)作用。”
7．發(fā)現(xiàn)對(duì)灌溉作物的水分脅迫。
生產(chǎn)者在灌溉作物時(shí)需要了解水分脅迫情況，從而調(diào)整灌溉安排。
研究發(fā)現(xiàn)：2015年的新型熱成像設(shè)備能夠監(jiān)控水分脅迫。
8．關(guān)注耕作和輪作的影響。
生產(chǎn)者需要監(jiān)控耕作和輪作對(duì)作物出苗、植株活力和產(chǎn)量的影響，這些信息會(huì)在每年選擇播種何種作物時(shí)起參考作用。
研究發(fā)現(xiàn)：相關(guān)研究正在進(jìn)行中，研究結(jié)果尚未公布。
9．確定牛群的繁殖活動(dòng)。
成功繁殖對(duì)牛肉生產(chǎn)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。對(duì)公牛母牛繁殖活動(dòng)和行為的實(shí)時(shí)監(jiān)控可以讓生產(chǎn)者了解正常的繁殖行為并發(fā)現(xiàn)異常情況。
研究發(fā)現(xiàn)：相關(guān)研究正在進(jìn)行中，研究結(jié)果尚未公布。
10．監(jiān)測(cè)動(dòng)物的體溫及飼養(yǎng)場(chǎng)不同墊料的表面溫度。
飼養(yǎng)場(chǎng)管理人員需要監(jiān)測(cè)飼養(yǎng)場(chǎng)的表面溫度，并將其與動(dòng)物體溫相關(guān)聯(lián)，從而減輕動(dòng)物的熱負(fù)擔(dān)。遠(yuǎn)程監(jiān)控堆肥情況能夠更容易地確定是否需要進(jìn)行翻堆或已經(jīng)完成腐熟。
研究發(fā)現(xiàn)：研究人員將利用地面溫度表測(cè)量不同墊料的表面溫度。熱圖像數(shù)據(jù)將通過(guò)無(wú)人機(jī)收集，用來(lái)檢測(cè)飼養(yǎng)場(chǎng)的表面溫度。研究正在進(jìn)行中，結(jié)果尚未公布。
11．檢測(cè)牧場(chǎng)中的患病動(dòng)物。
牛肉生產(chǎn)商需要盡快找出患病動(dòng)物，對(duì)其及早治療或隔離。
研究發(fā)現(xiàn)：相關(guān)研究正在進(jìn)行中，研究結(jié)果尚未公布。
12．識(shí)別動(dòng)物的極端行為傾向。
牧場(chǎng)會(huì)對(duì)動(dòng)物進(jìn)行每天三次監(jiān)測(cè)，用來(lái)識(shí)別破壞性行為。多光譜圖像數(shù)據(jù)將與地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而確保無(wú)人機(jī)識(shí)別離群動(dòng)物的能力和精確度。在夏季動(dòng)物放牧期間，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將被重復(fù)測(cè)試三次。
研究發(fā)現(xiàn)：相關(guān)研究正在進(jìn)行中，研究結(jié)果尚未公布。
“這個(gè)行業(yè)仍處于起步階段。”Ostlie說(shuō)。“在數(shù)據(jù)處理速度和數(shù)據(jù)采集查看等方面必將有巨大的突破。在這個(gè)過(guò)去的生長(zhǎng)季中我們獲得了大量的數(shù)據(jù)用來(lái)進(jìn)行評(píng)估，我們將繼續(xù)我們的研究工作，評(píng)估通過(guò)這種新技術(shù)還可以收集哪些信息。”
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