关于低空遥感技术及其在精准农业中的应用研究

摘要：低空遥感指飞行高度低于一千米之下的航空遥感技术。此技术系统包括几个平台类型。本文从无人机、三角翼、飞艇三种平台介绍了低空遥感系统平台类型，并从分析农作物长势、判断农作物类型、获取数字化图像等方面阐述了其在精准农业中的具体应用。

关键词：低空遥感技术；精准农业；应用

引言：

低空遥感这项技术在我国农业上的应用已经有多年历史，使用此项技术监测农作物的长势，对土地面积准确计算，区分农作物类型等。同时在信息系统、卫星定位、数字摄影、图像处理等技术的快速发展下，为此技术的发展提供了新的机遇。在整个遥感体系中通过实施低空遥感，在精准农业中取得了广泛的应用。

1 低空遥感系统平台类型

1.1无人机

无人机是卫星遥感平台，基于航空模型逐渐发展起来的，这种遥感平台分为固定翼和直升飞机两种类型。无人机可实现定点起落，同时对于场地要求较低。无人直升机在工作时，其飞行高度可能受到限制，本身结构相对复杂，因此在操作过程存在一定难度。在农业中应用范围不广。无人固定翼飞机在使用时具有效率高、便于转场、投入成本低等优势，对起落场地有定要求，荷载较小。当前随着GPS和GIS的快速发展，促进了无人机性能的发展，因此，在农业中，固定翼无人机应用较为广泛[1]。

1.2三角翼

三角翼属于动力型的有人驾驶低空飞行器。随着三角翼的发展，当前具有广泛应用的是轻质飞行器。这种飞行器在使用过程具有质量轻便、起落距离较短、驾驶容易、高荷载等优势、构造简单、利于安装、维护以及拆卸等优势。当前国外在航空领域中这种类型的飞行器应用较为广泛。这种遥感平台需要驾驶人员，因此工作过程中投入的成本较高。在我国农业领域中，此种遥感平台取得了一定范围的应用。

1.3飞艇

飞艇的系统组成部分包括飞行控制、数字航拍、实时监控等。在使用过程中具有速度快、安全、响应快、平稳、荷载大、空中悬浮等优势。因此，应用飞艇可获得分辨率较高的遥感影像。但是其还具有成本高、抗风性能弱、利用效率低等弱点，因此，在农业方面的低空遥感并不适用。

2 低空遥感技术及其在精准农业中的应用

2.1分析农作物的长势，

当前在低空遥感技术中使用最广泛的是数码相机，其具有处理图像便捷的优势。主要使用光谱技术对遥感图像进行处理，把图像按照波段不同分割成不同部分，然后对各个波段展开数字化的处理，使用监督分类，获取需要的信息。如果在遥感过程中使用普通数码相机，缺乏NIR波段时，可从R、G、B即红、绿、蓝三种波段中获取信息。当使用多光谱数码相机时，存在NIR波段，能提取到农作物的更多信息。

例如：使用低空遥感技术，能按照农作物叶片的长势进行分析，利用不同农作物叶片对电磁破反射特点的不同，作出准确判断。例如：在实际应用时，可使用此技术对遥感影像作出处理，通过Idrisiw处理将真彩影像，得到红色、蓝色、绿色等不同波段的图像。在不同颜色的图像中可判断出农作物的生长情况。由于植物在进行光合作用的过程中需要红色和蓝色的光波，因此，植物在生长的过程的长势情况和红、蓝两个波段具有的反射值具有较大联系，和绿色波段联系不大。通过红色波段影响，能够判断出土壤和水分情况，从而对植物生长条件作出判断，分析农作物当前的长势。

2.2判断农作物的类型

使用低空遥感设备，能实现影像的拼接以及匹配，由于设备飞行高度受到限制，因此在农业中通常使用标准或者小广角的镜头，防止遥感影像过大的现象。这种方式的应用使得在同一个信息采集区域中出现多种遥感图像，因此在遥感任务结束后，涉及到图像的匹配以及拼接等工作。当前常使用旋转、仿射、平移等转换方式将遥感图像进行拼接，并且取得了较好的应用效果。在3S技术的应用下，即遥感RS、信息系统GIS和控制点GPS应用到图像的拼接過程中，使得遥感影响在拼接和应用方向更加广泛。此外，这种方式应用简单，不需要专业软件作为支持。

例如：使用低空遥感这项技术，在可见光区域内，遥感影像对农作物反应灵敏，因此使用者能通过多个遥感图像，准确对农作物种类作出判断。例如：在某试验田中，使用此技术通过遥感影像，可田中的苗圃、小麦、水稻等植物区分出来。此外，通过遥感影像还可对地面中的其他部分展开准确判断，例如：房屋、水面、地面等。

2.3获得数字化地形图像

随着精准农业的深入实施，以及我国当前土地属于分散经营的特点下，在地形边界测量过程属于较复杂的工作。传统在地形边界测量过程使用地图，然后将其数字化，但是这种方式的弊端是地图测绘的时间较长，不可避免地块边界发生了变化，使实际的测量结果与实际不符，甚至差距较大，阻碍了精准农业具体实施。对此，使用低空遥感技术，可将地形边界进行数字化，在此过程中不但效率高，而且准确度高，符合我国当前的农业生产现状，以及精准农业具体实施。在数字技术下，形成数字化的图像，利于准确测量出不同地块的实际面积。例如：某农场使用低空遥感技术，通过遥感影像计算出总共有180块地块，实际面积28公顷。不同地块的面积处于150m2到4115m2之间。道路以及泵房等面积共有11578m2，水稻种植面积为13公顷，约占总面积的46.42%，苗圃面积为6公顷，约占农场总面积的21.43%[2]。

2.5在精准农业中的应用前景

在科学技术的快速发展下，尤其是CCD技术、GPS技术、GIS技术的发展下，为低空遥感技术提供了新的发展机遇，使用先进的技术可对遥感影像展开空间定位以及几何校正。将计算机处理图像的技术应用其中，利于农业人员获得更多农业信息。同时此技术在使用上具有造价低、便捷等特点，因此，此技术在农业的土地规划、农田建设、农业工程的设计、农作物长势检测各个方面具有重要的应用价值。未来应加大力度改进其中不足的技术，将此技术应用在土壤养分、农作物产量以及农作物的空间变异等方面的研究上，加大研究力度促使此项技术得到更好地应用，高效完成精准农业系统建设。

结论：

综上所述，在精准农业的建设过程中，低空遥感技术具有成本投入小、使用便捷等优势，在农业中被广泛应用。因此，相关人员应加大技术的研究力度，开发技术的更多应用，完善其中存在的不足之处，调整农业的产业结构，不断提高资源的利用效率，提高农产品质量，促进我国农业完成“精耕细作”。

参考文献

[1]段新宇.旋翼无人机的农业低空高光谱遥感技术探讨[J].中国农业信息，2016（19）：85.

[2]白由路，杨俐苹，王磊，等.农业低空遥感技术及其应用前景[J].农业网络信息，2010（01）：5-7.

作者简介：梁炜（1990.12--），男，天津市，本科，毕业于北京航空航天大学；现有职称：助理工程师；研究方向：遥感科学。

（作者单位：天津航天中为数据系统科技有限公司）