研究無人機在智慧農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用論文

　　無論在學習或是工作中，說到論文，大家肯定都不陌生吧，論文是討論某種問題或研究某種問題的文章。那要怎么寫好論文呢？以下是小編精心整理的研究無人機在智慧農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用論文，歡迎大家借鑒與參考，希望對大家有所幫助。

　　摘要：

　　智慧農(nóng)業(yè)將數(shù)字農(nóng)業(yè)與精準農(nóng)業(yè)有機聯(lián)系為一個整體，而無人機在智慧農(nóng)業(yè)中起著不可忽視的作用。本文闡述了無人機在遙感監(jiān)測、精準植保、棉花脫葉、種子撒播和趕花授粉等方面的應(yīng)用情況。

　　關(guān)鍵詞:

　　無人機;智慧農(nóng)業(yè);應(yīng)用;

　　引言：

　　農(nóng)業(yè)航空起始于20世紀20年代，隨著科技的快速發(fā)展，目前農(nóng)業(yè)航空已經(jīng)成為世界各國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域不可缺少的一部分。智慧農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的目標，無人機具有作業(yè)效率高、單位面積藥液用量小、無須專用跑道、機動性好等特點，且結(jié)合了信息、通信、人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，為智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了空間和平臺。無人機性能良好，其優(yōu)越性是地面機械無法替代的。此外，無人機在農(nóng)業(yè)的多個方面包括農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測、病蟲害防治、種子撒播等都具有廣泛應(yīng)用。

　　1、農(nóng)業(yè)無人機的應(yīng)用

　　1.1無人機在遙感監(jiān)測方面的應(yīng)用

　　無人機遙感即無人機和遙感技術(shù)的結(jié)合，可利用先進的無人機駕駛技術(shù)、遙感監(jiān)測技術(shù)、傳感器技術(shù)、GPS定位技術(shù)等，具有自動化、智能化、信息化等優(yōu)點。無人機遙感在多個領(lǐng)域都扮演著重要角色，例如氣象監(jiān)測、資源調(diào)查與監(jiān)測、測量方面和突發(fā)事件處理[1]。隨著科技的不斷進步，無人機遙感技術(shù)在精準農(nóng)業(yè)方面快速發(fā)展。許多發(fā)達國家從20世紀就已經(jīng)開始研究精準農(nóng)業(yè)技術(shù)，國內(nèi)發(fā)展比較晚，但隨著遙感（RS）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）以及我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的不斷完善及其定位技術(shù)的不斷提高，無人機遙感技術(shù)有了很大的進展，為我國精準農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了技術(shù)支持[2]。

　　利用無人機遙感監(jiān)測技術(shù)可以收集作物的多光譜圖像，這些圖像可以生成光譜反射帶，通過計算機處理這些波段，可以得到歸一化植被指數(shù)（NDVI）、葉面積指數(shù)（LAI）或光化學反射指數(shù)（PRI）等指標。其中，歸一化植被指數(shù)（NDVI）數(shù)據(jù)與農(nóng)業(yè)制圖工具中的作物水分脅迫指數(shù)（CWSI）和冠層葉綠素含量指數(shù)（CCCI）等其他指標相結(jié)合，可以提供對作物健康有價值的建議，使人們了解肉眼不可見的作物變化和脅迫條件。蘭玉彬等[3]通過無人機遙感技術(shù)獲得柑橘果園的高光譜圖像，經(jīng)過一系列分析計算，通過圖像分辨出感染黃龍病的植株與健康植株，正確率高達94.7%，大大提高了果園管理效率和政府防控病情的力度。另外，無人機遙感還可用于農(nóng)作物病態(tài)監(jiān)測和產(chǎn)量估算等過程。

　　1.2無人機在精準植保（病蟲草害防治）方面的應(yīng)用

　　糧食安全制約著國家的發(fā)展水平，而病蟲草害直接對農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量造成影響。我國是農(nóng)業(yè)大國，病蟲草鼠害造成的糧食損失高達1.2億t，發(fā)生面積年均4.67億公頃次以上[4]。目前，在全球范圍內(nèi)，病蟲草害的主要防治手段依然是噴灑化學農(nóng)藥，但是我國農(nóng)藥使用技術(shù)和農(nóng)藥噴灑設(shè)備比較落后，農(nóng)藥利用率一直比較低。在此背景下，采用無人機進行精準施藥對保障我國糧食安全具有重要作用[5]。

　　無人機作為新型植保機械，其搭載的全球定位系統(tǒng)（GPS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）可以為實現(xiàn)精準施藥提供技術(shù)保障，可在多種地理環(huán)境下進行植保作業(yè)。植保無人機在藥劑噴施方面有很多優(yōu)勢。一是高效安全。植保無人機的飛行作業(yè)速度可達3～8m/s，其農(nóng)藥噴灑效率高達13.33～26.67hm2/d，是傳統(tǒng)人工施藥的60倍以上；另外，植保無人機可通過地面遙控或飛控系統(tǒng)進行操作，減少了農(nóng)藥與施藥人員的接觸，提高了施藥作業(yè)的安全性。二是節(jié)水節(jié)藥。利用植保無人機噴灑技術(shù)至少可以節(jié)約30%～50%的農(nóng)藥用量，節(jié)約90%的用水量，大大提高了農(nóng)藥的利用率。三是防治效果顯著。植保無人機噴灑精準，農(nóng)藥利用率高，提高了對病蟲害的防治效果。四是成本低。植保無人機整體尺寸小，重量輕，易于維護[6]。隨著精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展，植保無人機在病蟲草害防治方面的地位日益突出。目前，植保無人機面臨的問題是缺少最佳施藥方案和如何最大限度地提高噴霧精度和減少飄移。

　　1.3無人機在棉花脫葉方面的應(yīng)用

　　新疆是我國棉花的主要產(chǎn)區(qū)，其棉花種植面積和產(chǎn)量均達到全國的50%以上。近年來，隨著植保機械的快速發(fā)展，新疆棉花的全程生產(chǎn)逐漸趨向機械化[7]。噴霧落葉劑是棉花機械化采收的重要組成部分，全面、均勻地噴施落葉劑可以改善棉花的落葉質(zhì)量、降低棉花中的雜質(zhì)含量。由于棉花冠層的葉片重疊，給傳統(tǒng)的地面噴灑機噴灑作物帶來不便，無人機快速高效的作業(yè)方式非常適合噴灑棉花脫葉劑。與傳統(tǒng)打頂機械相比，使用植保無人機還不會留下轍印和損傷作物，可減少對土壤和作物的損害。

　　無人機不僅給棉花脫葉帶來方便，其對脫葉劑的利用效率也大大提高。有研究表明，添加航空噴霧助劑可以顯著提高脫葉霧滴的沉積量，噴施15d后，落葉率達80.31%，吐絮率達90.61%。添加航空噴霧助劑可使棉花落葉率提高3.12%～34.62%，吐絮率提高6.67%～29.56%[8]。目前，對無人機應(yīng)用棉花落葉劑的研究較少，如何提高棉花中低層落葉劑霧滴的覆蓋率，使霧滴充分均勻地分散在棉花冠層，對于提高落葉效果及棉花品質(zhì)具有重要意義。

　　1.4無人機在種子撒播方面的應(yīng)用

　　農(nóng)業(yè)物料常見的撒播對象是小粒徑種子、肥料顆粒等。與育苗相比，撒播節(jié)省了移栽成本，提高了作業(yè)效率，是一種比較常見的直播方式。無人機進行撒播，一般是在無人機上掛載撒播裝置，物料撒播作業(yè)過程主要分為排種和拋撒，其中排種大部分由排種器完成，而拋撒的技術(shù)有多種，主要有離心式拋撒、氣力式拋撒、均勻桿式拋撒和擺管式拋撒。

　　目前，比較常見的無人機撒播裝置為離心圓盤式，該技術(shù)是利用離心力將物料從高速旋轉(zhuǎn)的離心盤上甩出，拋撒的均勻度主要與圓盤的轉(zhuǎn)速和葉片有關(guān)，拋撒的幅度比較大且為圓弧形，但播撒的均勻性不穩(wěn)定。宋燦燦等[9]設(shè)計了一種氣力式無人機撒播裝置，采用播量可調(diào)的外槽輪排種，以風機產(chǎn)生的高速氣流作為種子撒播的動力，其排量隨無人機前進速度的變化而調(diào)節(jié)，提高了無人機撒播作業(yè)的均勻性。要實現(xiàn)無人機的精準撒播，需要綜合考慮無人機作業(yè)狀態(tài)和撒播裝置的變量調(diào)節(jié)，以提高無人機撒播過程中的穩(wěn)定性和均勻性[10]。無人機在種子撒播方面的應(yīng)用推動著精準農(nóng)業(yè)的發(fā)展，具有重要的研究意義，且目前空中撒播技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用于水稻撒播。

　　1.5無人機在趕花授粉方面的應(yīng)用

　　在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，采用機械化及自動化趕花授粉可以有效地提高作業(yè)效率及作業(yè)質(zhì)量。在部分瓜果蔬菜等作物的種植管理上，也可以使用無人機進行輔助授粉。與傳統(tǒng)人工授粉相比，在一定條件下使用無人機進行授粉，可提高作物成功授粉的概率，改善人工授粉和自然授粉的不足[11]。在有些條件下，傳統(tǒng)的雜交水稻制種相關(guān)技術(shù)已經(jīng)無法滿足雜交水稻的發(fā)展需求，目前無人機趕花授粉技術(shù)在雜交水稻制種方面的應(yīng)用，已經(jīng)在一些發(fā)達國家頗有成效，在國內(nèi)一些試驗點的應(yīng)用效果也比較理想[12]。有學者研究小型無人機在旋翼風場下的水稻花粉分布規(guī)律，選擇出了適合無人機授粉的飛行速度，為無人機水稻授粉提供了理論指導依據(jù)。

　　目前，無人機授粉時，針對不同花蕊花期的噴灑范圍和噴灑速度還有待研究，需要考慮作物的高度、生長周期、花蕾期等綜合因素影響。

　　2、展望

　　無人機是精準農(nóng)業(yè)的重要組成部分，精準農(nóng)業(yè)又是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代信息科技的有機結(jié)合，精準農(nóng)業(yè)的技術(shù)水平直接影響著智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展速度和質(zhì)量。因此，無人機在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用對智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展起著不可忽視的作用。通過無人機搭載的智能化傳感器和視頻監(jiān)控設(shè)備對農(nóng)作物信息進行采集，通過現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以觀測農(nóng)作物的病蟲害信息，也可以實時顯示出農(nóng)作物的生長狀況和生長環(huán)境，提供對農(nóng)業(yè)作業(yè)有用的信息。同時，在現(xiàn)代科技的推動下，無人機與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代技術(shù)密切結(jié)合，為智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了不可缺失的平臺和載體。未來無人機將給智慧農(nóng)業(yè)帶來新的變化。

　　參考文獻

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