Els UAV poden transportar una varietat de sensors de teledetecció, que poden obtenir informació multidimensional i d'alta precisió sobre terres agrícoles i realitzar un seguiment dinàmic de múltiples tipus d'informació sobre terres agrícoles. Aquesta informació inclou principalment informació sobre la distribució espacial dels cultius (localització de terres agrícoles, identificació d'espècies de cultius, estimació de l'àrea i seguiment dinàmic dels canvis, extracció d'infraestructures de camp), informació sobre el creixement dels cultius (paràmetres fenotípics dels cultius, indicadors nutricionals, rendiment) i la dinàmica dels factors d'estrès del creixement dels cultius (humitat del camp, plagues i malalties).
Informació espacial de terres agrícoles
La informació de localització espacial de les terres de conreu inclou les coordenades geogràfiques dels camps i les classificacions de cultius obtingudes mitjançant la discriminació visual o el reconeixement per màquina. Els límits del camp es poden identificar mitjançant coordenades geogràfiques i també es pot estimar la zona de plantació. El mètode tradicional de digitalitzar mapes topogràfics com a mapa base per a la planificació regional i l'estimació de la superfície té poca puntualitat, i la diferència entre la ubicació del límit i la situació real és enorme i manca d'intuïció, cosa que no afavoreix la implementació de l'agricultura de precisió. La teledetecció amb UAV pot obtenir informació completa de localització espacial de les terres de conreu en temps real, cosa que té els avantatges incomparables dels mètodes tradicionals. Les imatges aèries de càmeres digitals d'alta definició poden permetre la identificació i determinació de la informació espacial bàsica de les terres de conreu, i el desenvolupament de la tecnologia de configuració espacial millora la precisió i la profunditat de la investigació sobre la informació de localització de les terres de conreu i millora la resolució espacial alhora que introdueix informació d'elevació, cosa que permet un seguiment més precís de la informació espacial de les terres de conreu.
Informació sobre el creixement dels cultius
El creixement dels cultius es pot caracteritzar mitjançant informació sobre paràmetres fenotípics, indicadors nutricionals i rendiment. Els paràmetres fenotípics inclouen la cobertura vegetal, l'índex de superfície foliar, la biomassa, l'alçada de la planta, etc. Aquests paràmetres estan interrelacionats i caracteritzen col·lectivament el creixement dels cultius. Aquests paràmetres estan interrelacionats i caracteritzen col·lectivament el creixement dels cultius i estan directament relacionats amb el rendiment final. Són dominants en la investigació sobre el seguiment de la informació agrícola i s'han dut a terme més estudis.
1) Paràmetres fenotípics del cultiu
L'índex d'àrea foliar (LAI) és la suma de l'àrea foliar verda unilateral per unitat de superfície, que pot caracteritzar millor l'absorció i la utilització de l'energia lumínica del cultiu, i està estretament relacionat amb l'acumulació de material del cultiu i el rendiment final. L'índex d'àrea foliar és un dels principals paràmetres de creixement dels cultius que actualment es controlen mitjançant la teledetecció amb UAV. Calcular els índexs de vegetació (índex de vegetació de relació, índex de vegetació normalitzat, índex de vegetació de condicionament del sòl, índex de vegetació de diferència, etc.) amb dades multiespectrals i establir models de regressió amb dades de realitat virtual és un mètode més madur per invertir els paràmetres fenotípics.
La biomassa sobre el sòl en l'etapa de creixement avançat dels cultius està estretament relacionada tant amb el rendiment com amb la qualitat. Actualment, l'estimació de la biomassa mitjançant la teledetecció amb UAV en l'agricultura encara utilitza principalment dades multiespectrals, extreu paràmetres espectrals i calcula l'índex de vegetació per a la modelització; la tecnologia de configuració espacial té certs avantatges en l'estimació de la biomassa.
2) Indicadors nutricionals dels cultius
El seguiment tradicional de l'estat nutricional dels cultius requereix mostreig de camp i anàlisi química en interiors per diagnosticar el contingut de nutrients o indicadors (clorofil·la, nitrogen, etc.), mentre que la teledetecció amb UAV es basa en el fet que diferents substàncies tenen característiques específiques de reflectància-absorció espectral per al diagnòstic. La clorofil·la es monitoritza en funció del fet que té dues regions d'absorció fortes a la banda de llum visible, és a dir, la part vermella de 640-663 nm i la part blau-violeta de 430-460 nm, mentre que l'absorció és feble a 550 nm. Les característiques del color i la textura de les fulles canvien quan els cultius són deficients, i descobrir les característiques estadístiques del color i la textura corresponents a diferents deficiències i propietats relacionades és la clau per al seguiment dels nutrients. De manera similar al seguiment dels paràmetres de creixement, la selecció de bandes característiques, índexs de vegetació i models de predicció continua sent el contingut principal de l'estudi.
3) Rendiment dels cultius
Augmentar el rendiment dels cultius és l'objectiu principal de les activitats agrícoles, i una estimació precisa del rendiment és important tant per als departaments de producció agrícola com per a la presa de decisions de gestió. Nombrosos investigadors han intentat establir models d'estimació del rendiment amb una major precisió de predicció mitjançant l'anàlisi multifactorial.
Humitat agrícola
La humitat de les terres de conreu sovint es controla mitjançant mètodes d'infrarojos tèrmics. En zones amb una alta cobertura vegetal, el tancament dels estomes de les fulles redueix la pèrdua d'aigua a causa de la transpiració, cosa que redueix el flux de calor latent a la superfície i augmenta el flux de calor sensible a la superfície, cosa que al seu torn provoca un augment de la temperatura de la capçada, que es considera la temperatura de la capçada de la planta. Com que reflectir el balanç energètic del cultiu mitjançant l'índex d'estrès hídric pot quantificar la relació entre el contingut d'aigua del cultiu i la temperatura de la capçada, la temperatura de la capçada obtinguda pel sensor d'infrarojos tèrmics pot reflectir l'estat d'humitat de les terres de conreu; el sòl nu o la cobertura vegetal en zones petites es poden utilitzar per invertir indirectament la humitat del sòl amb la temperatura del subsòl, que és el principi que: la calor específica de l'aigua és gran, la temperatura de la calor canvia lentament, de manera que la distribució espacial de la temperatura del subsòl durant el dia es pot reflectir indirectament en la distribució de la humitat del sòl. Per tant, la distribució espacial de la temperatura del subsòl diürn pot reflectir indirectament la distribució de la humitat del sòl. En el control de la temperatura de la capçada, el sòl nu és un factor d'interferència important. Alguns investigadors han estudiat la relació entre la temperatura del sòl nu i la cobertura del sòl dels cultius, han aclarit la diferència entre les mesures de temperatura de la capçada causades pel sòl nu i el valor real, i han utilitzat els resultats corregits en el seguiment de la humitat de les terres agrícoles per millorar la precisió dels resultats del seguiment. En la gestió real de la producció agrícola, les fuites d'humitat al camp també són el focus d'atenció, hi ha hagut estudis que utilitzen imatges d'infrarojos per controlar les fuites d'humitat dels canals de reg, la precisió pot arribar al 93%.
Plagues i malalties
L'ús del monitoratge de la reflectància espectral de l'infraroig proper de plagues i malalties de les plantes, basat en: les fulles a la regió de l'infraroig proper de la reflexió pel teixit esponjós i el control del teixit de la tanca, les plantes sanes, aquests dos buits de teixit plens d'humitat i expansió, és un bon reflector de diverses radiacions; quan la planta està danyada, la fulla està danyada, el teixit es marceix, l'aigua es redueix, la reflexió infraroja es redueix fins que es perd.
El monitoratge tèrmic infraroig de la temperatura també és un indicador important de plagues i malalties dels cultius. Les plantes en condicions saludables, principalment a través del control de l'obertura i tancament dels estomes de les fulles i la regulació de la transpiració, mantenen l'estabilitat de la seva pròpia temperatura; en el cas de la malaltia, es produiran canvis patològics, les interaccions patogen-hoste en el patogen a la planta, especialment en els aspectes relacionats amb la transpiració, determinaran l'augment i la disminució de la temperatura a la part infestada. En general, la detecció de la planta condueix a una desregulació de l'obertura dels estomes i, per tant, la transpiració és més alta a la zona malalta que a la zona sana. La transpiració vigorosa condueix a una disminució de la temperatura de la zona infectada i a una diferència de temperatura més alta a la superfície de la fulla que a la fulla normal fins que apareixen taques necròtiques a la superfície de la fulla. Les cèl·lules de la zona necròtica estan completament mortes, la transpiració en aquesta part es perd completament i la temperatura comença a augmentar, però com que la resta de la fulla comença a infectar-se, la diferència de temperatura a la superfície de la fulla sempre és més alta que la d'una planta sana.
Altra informació
En el camp del monitoratge de la informació sobre terres agrícoles, les dades de teledetecció amb drones tenen una gamma d'aplicacions més àmplia. Per exemple, es poden utilitzar per extreure la zona caiguda del blat de moro utilitzant múltiples característiques de textura, reflectir el nivell de maduresa de les fulles durant l'etapa de maduresa del cotó mitjançant l'índex NDVI i generar mapes de prescripció d'aplicació d'àcid abscísic que poden guiar eficaçment la polvorització d'àcid abscísic sobre el cotó per evitar l'aplicació excessiva de pesticides, etc. D'acord amb les necessitats del monitoratge i la gestió de terres agrícoles, és una tendència inevitable per al desenvolupament futur de l'agricultura informatitzada i digitalitzada explorar contínuament la informació de les dades de teledetecció amb drones i ampliar els seus camps d'aplicació.
Data de publicació: 24 de desembre de 2024