摘 要：科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展帶動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作進(jìn)入全新發(fā)展階段，在這一過程中無人機(jī)技術(shù)受關(guān)注度較高，被廣泛用于小麥種植生產(chǎn)流程的同時(shí)，為種植戶提供各類便利。而近年來農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域也在不斷探索無人機(jī)技術(shù)的各類創(chuàng)新應(yīng)用方案，其中相對具有代表性的便是，利用無人機(jī)開展小麥病蟲害防治工作。本文對無人機(jī)技術(shù)在小麥病蟲害防治中的應(yīng)用進(jìn)行研究，明確應(yīng)用要點(diǎn)，為小麥種植生產(chǎn)提供更為優(yōu)質(zhì)的協(xié)助。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)技術(shù)；小麥；病蟲害防治；技術(shù)融合

小麥作為我國的主要糧食作物之一，整體種植生產(chǎn)效果會(huì)給群眾生活質(zhì)量及糧食安全帶來直接影響。小麥種植工作高度強(qiáng)調(diào)病蟲害的整體防治效果，只有將各類新型技術(shù)融合到小麥病蟲害防治中，才可以為小麥高產(chǎn)增收打下相應(yīng)基礎(chǔ)。但是傳統(tǒng)模式下小麥病蟲害防治工作存在效率低且資源投入總量高的問題，無法全方位實(shí)現(xiàn)針對病蟲害的綜合管控，而無人機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展為小麥病蟲害防治提供了全新的工作思路。

1無人機(jī)在小麥病蟲害防治工作中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1運(yùn)行高效且安全指數(shù)高

高效運(yùn)行是無人機(jī)技術(shù)的一大亮點(diǎn)，它能夠在短時(shí)間內(nèi)完成大面積植保作業(yè)，相較于傳統(tǒng)的人工或機(jī)械噴灑方式，無人機(jī)不受地形和空間的限制能夠快速覆蓋農(nóng)田，尤其是在大面積小麥種植區(qū)域，這種高效性尤為突出。無人機(jī)的高度機(jī)動(dòng)性使其能夠在復(fù)雜的農(nóng)田環(huán)境中自由穿行，適應(yīng)各種地形條件，切實(shí)消除傳統(tǒng)模式存在的限制，幫助種植人員有效應(yīng)對復(fù)雜的地理?xiàng)l件，也能夠消除時(shí)間因素的限制，因此當(dāng)種植田內(nèi)出現(xiàn)病蟲害問題時(shí)，無人機(jī)能夠迅速響應(yīng)并第一時(shí)間開展防治作業(yè)，部分無人機(jī)還配備高精度導(dǎo)航避障系統(tǒng)，在飛行過程中自動(dòng)規(guī)避障礙物，以確保當(dāng)前生產(chǎn)作業(yè)保持較高連續(xù)性，防止障礙物給小麥病蟲害防治工作的開展帶來限制，確保該項(xiàng)工作得以順利有序開展。

從安全性的角度來看，無人機(jī)在作業(yè)過程中操作人員無須進(jìn)入農(nóng)田，這充分降低了種植戶直接接觸農(nóng)藥的概率，可避免發(fā)生農(nóng)藥中毒以及各類間接性傷害。現(xiàn)代無人機(jī)配備高精度噴灑系統(tǒng)，能夠根據(jù)農(nóng)田實(shí)際情況自動(dòng)調(diào)節(jié)噴灑速度和藥量，確保藥劑均勻分布，從而減少藥劑浪費(fèi)總量，為小麥種植田周邊生態(tài)環(huán)境提供保障，并帶動(dòng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)向著可持續(xù)發(fā)展方向進(jìn)步[1]。

1.2充分降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本支出總量

從無人機(jī)技術(shù)的綜合發(fā)展情況來看，將這類技術(shù)融合到小麥病蟲害防治中可有效降低人力資源投入總量。傳統(tǒng)模式下的小麥種植工作強(qiáng)調(diào)人力勞作投入效果，病蟲害防治中也以人工作業(yè)噴灑農(nóng)藥為主，使得種植人員面臨著較大的生產(chǎn)壓力，工作效率低的同時(shí)藥物噴灑均勻性較低，部分情況下小麥種植田內(nèi)還會(huì)因人工操作誤差的影響而出現(xiàn)農(nóng)藥施加過量過大以及農(nóng)藥噴灑不到位的問題，不但無法達(dá)成病蟲害防治工作目標(biāo)，影響小麥作物的健康生長狀態(tài)，還會(huì)對當(dāng)前種植田所具備的可持續(xù)生產(chǎn)能力造成直接打擊。

無人機(jī)結(jié)構(gòu)相對簡單，維護(hù)需求較少，現(xiàn)代無人機(jī)通常采用模塊化設(shè)計(jì)，零部件拆卸更換簡便，因此可有效減少設(shè)備維護(hù)的費(fèi)用支出總量，在保證其應(yīng)用效果的基礎(chǔ)上，減少成本的支出，大大提高小麥作物的種植效益。從藥物的應(yīng)用角度來看，病蟲害防治工作通常需要協(xié)調(diào)多方資源，而無人機(jī)在實(shí)際作業(yè)過程中可實(shí)時(shí)獲取農(nóng)田數(shù)據(jù)，通過智能分析系統(tǒng)生成防治方案來提高農(nóng)藥配置準(zhǔn)度，幫助農(nóng)業(yè)種植戶進(jìn)一步降低小麥生產(chǎn)成本支出總量。

1.3加強(qiáng)對小麥作物的生長監(jiān)測與管理

在小麥病蟲害防治工作的開展過程中，無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用還能夠幫助生產(chǎn)人員更好地對作物的生長情況進(jìn)行監(jiān)測，隨即依據(jù)監(jiān)測的結(jié)果和相應(yīng)信息，開展高水平的管理工作，更好地促進(jìn)小麥作物的健康生長。首先，種植人員在傳統(tǒng)模式下防治小麥病蟲害時(shí)，只能夠通過肉眼進(jìn)行觀察，防治的效率和質(zhì)量并不高，小麥作物的健康生長狀態(tài)也得不到有效維護(hù)。而無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用則能夠使其在自身運(yùn)行的過程中對麥田的情況進(jìn)行全面實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)分享監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信息，從而確保農(nóng)民可以在無人機(jī)技術(shù)的幫助下，盡快了解麥田中的病蟲害情況，掌握相應(yīng)病蟲害的類型、對小麥作物的危害情況以及發(fā)生范圍等，從而制定科學(xué)的防治方案，應(yīng)用針對性的防治策略，加強(qiáng)對小麥作物健康生長狀態(tài)的維護(hù)。

其次，小麥種植人員在無人機(jī)技術(shù)的幫助下，還可以依據(jù)獲取的病蟲害信息，將噴霧設(shè)備搭載在無人機(jī)設(shè)備中，隨即進(jìn)行飛行路徑以及指令的科學(xué)設(shè)定，有助于在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行精準(zhǔn)施藥，防止出現(xiàn)過量噴藥的情況，加強(qiáng)對小麥品質(zhì)以及生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)小麥病蟲害防治效果的提升，同樣地，無人機(jī)技術(shù)在小麥病蟲害防治活動(dòng)中的應(yīng)用還能夠持續(xù)擴(kuò)大噴灑面積，實(shí)現(xiàn)藥物噴灑效率的有效提升，不僅能夠降低農(nóng)民的生產(chǎn)壓力和負(fù)擔(dān)，還能夠?yàn)樗麄兘档蜁r(shí)間成本，如果地區(qū)出現(xiàn)了小麥病蟲害大面積暴發(fā)的情況，無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用就能夠發(fā)揮關(guān)鍵的作用，在較短的時(shí)間內(nèi)快速控制病蟲害，減少小麥病蟲害造成的損失。

再次，種植人員在無人機(jī)技術(shù)的幫助下，還能夠在監(jiān)測的過程中加強(qiáng)對地形以及土壤的了解，通過對獲取監(jiān)測信息的分析，掌握更多影響小麥作物生長狀態(tài)的因素，并對小麥管理的方案進(jìn)行優(yōu)化和更新，提高小麥的管理水平。同時(shí)，無人機(jī)設(shè)備使用過程中配備的傳感器設(shè)備也能夠?qū)Ω黜?xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄，對小麥的管理效果進(jìn)行評估，促使種植人員可以積極對小麥作物的管理以及病蟲害防治策略等進(jìn)行優(yōu)化，不斷促進(jìn)小麥作物的健康生長。

最后，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)技術(shù)與小麥病蟲害防治的融合還能夠盡快對出現(xiàn)的病蟲害進(jìn)行預(yù)警，防止小麥病蟲害給作物的健康生長狀態(tài)造成較大程度的影響，也能夠加強(qiáng)對作物種植人員經(jīng)濟(jì)效益的維護(hù)。在無人機(jī)技術(shù)具體應(yīng)用的過程中，遙感設(shè)備在無人機(jī)上的搭載可以獲取與麥田有關(guān)的高分辨率圖像，掌握熱量分布的數(shù)據(jù)信息，通過對相應(yīng)圖像以及數(shù)據(jù)信息的分析，能夠盡快確定小麥病蟲害的具體分布以及位置，保證病蟲害防治的迅速與及時(shí)。無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用更能夠?qū)π←溩魑锏纳L情況進(jìn)行監(jiān)測，依據(jù)獲取的麥田植被指數(shù)、葉面積指數(shù)等信息，評價(jià)小麥作物的生長狀況，使種植人員在較短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)小麥作物生長的異常情況，可以為生長不良的小麥作物提供營養(yǎng)物質(zhì)，在小麥作物受到健康損害時(shí)也能夠盡快采取措施來加強(qiáng)管理，實(shí)現(xiàn)小麥作物生長質(zhì)量的有效提升。

2無人機(jī)技術(shù)與小麥病蟲害防治的融合應(yīng)用對策

2.1根據(jù)小麥種植區(qū)地形條件制訂飛行計(jì)劃，調(diào)試相關(guān)設(shè)備

這方面工作在實(shí)際推進(jìn)中需要技術(shù)人員根據(jù)種植地實(shí)際條件來制訂無人機(jī)飛行計(jì)劃，而技術(shù)人員可利用高分辨率衛(wèi)星圖像來分析種植區(qū)域地形特征，這些衛(wèi)星圖像能夠提供地面的微小起伏和植被密度變化的詳細(xì)信息，為規(guī)劃無人機(jī)飛行路徑與農(nóng)藥噴施覆蓋范圍提供數(shù)據(jù)參考。將這些數(shù)據(jù)輸入無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)中，系統(tǒng)能夠根據(jù)地形變化自動(dòng)調(diào)整無人機(jī)飛行參數(shù)，確保無人機(jī)在保持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高效作業(yè)。

由于菏澤地區(qū)平原占比較高，地面起伏極小且農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)的小麥種植密度較為穩(wěn)定，因此農(nóng)戶可以利用無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)中裝配的地圖服務(wù)功能來獲取相應(yīng)地形數(shù)據(jù)，為后續(xù)無人機(jī)飛行規(guī)劃提供高精度參考數(shù)據(jù)，以滿足平原地區(qū)無人機(jī)飛行規(guī)劃需求。在實(shí)際應(yīng)用中，種植戶還要在技術(shù)人員的指導(dǎo)下檢查地圖數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)，確保其與實(shí)際種植區(qū)域地形保持一致后正式啟動(dòng)無人機(jī)。除了基本的地形數(shù)據(jù)外，農(nóng)業(yè)技術(shù)部門還需要在無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)中標(biāo)記小麥田中的障礙物，通過系統(tǒng)算法計(jì)算出安全的飛行路徑，可有效避免無人機(jī)與這些障礙物發(fā)生碰撞。種植戶也可利用無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)攜帶的地圖編輯功能來手動(dòng)標(biāo)注障礙物所處位置，配合使用配備避障傳感器的無人機(jī)，使其在飛行過程中實(shí)時(shí)避開障礙物。如果小麥田植被密度較高，還可能需要調(diào)整噴灑霧化程度及單次噴灑量，以確保藥劑均勻地覆蓋到小麥植株表面。種植戶還要在農(nóng)業(yè)技術(shù)部門的協(xié)助下，了解當(dāng)前無人機(jī)型號及飛行路徑是否符合區(qū)域間空域管理要求，為后續(xù)高效率運(yùn)作打下相應(yīng)工作基礎(chǔ)[2]。

2.2監(jiān)測小麥生長狀態(tài)

技術(shù)人員在推進(jìn)無人機(jī)研發(fā)方面的工作時(shí)高度強(qiáng)調(diào)各類攝像設(shè)備在其中的融合效果，因此目前市面上多數(shù)無人機(jī)均配備高分辨率攝像模塊與圖形數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)。針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所研發(fā)的無人機(jī)也會(huì)額外搭載農(nóng)業(yè)監(jiān)測設(shè)施以實(shí)現(xiàn)對種植田的高精度監(jiān)測。從小麥種植生產(chǎn)的角度來看，這些攝像設(shè)備能夠捕捉到高清圖像，幫助種植人員直觀地觀察小麥生長情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)小麥植株所表現(xiàn)出的各類異常癥狀，從而開展針對性管控處理。搭載多光譜傳感器的無人機(jī)可捕捉到不同波段的光譜信息，當(dāng)小麥?zhǔn)艿讲∠x害侵襲時(shí)，其葉片的光譜特征會(huì)發(fā)生顯著變化，多光譜傳感器能夠有效捕捉到這些變化并生成相應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)，幫助種植人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)快速識別病蟲害的類型并采取針對性防治措施。

搭載有紅外熱像儀的無人機(jī)可對小麥種植田內(nèi)植株溫度分布狀況展開評估，幫助種植人員了解小麥植株整體健康狀況。當(dāng)小麥?zhǔn)艿讲∠x害侵襲時(shí)，其局部區(qū)域會(huì)發(fā)生直接變動(dòng)，而紅外熱像儀會(huì)在精準(zhǔn)捕捉溫度變化的同時(shí)生成對應(yīng)圖像信息，協(xié)助種植人員確定病蟲害具體發(fā)生位置，從而進(jìn)行精準(zhǔn)防治，避免大面積噴灑農(nóng)藥，以減少農(nóng)業(yè)種植對周邊生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。在病蟲害高發(fā)季節(jié)，種植戶可利用無人機(jī)來定期巡查小麥田內(nèi)農(nóng)作物生長狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)病蟲害早期跡象，采取針對性防治措施，規(guī)避小麥因病蟲害而減產(chǎn)，帶動(dòng)區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向著更加穩(wěn)定且持續(xù)化的方向進(jìn)步[3]。

2.3對無人機(jī)信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行完善

這方面工作在實(shí)際推進(jìn)中強(qiáng)調(diào)圖像識別技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法在其中的綜合應(yīng)用效果，這類技術(shù)可對無人機(jī)獲取的海量圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，幫助系統(tǒng)自動(dòng)識別小麥田中出現(xiàn)的病蟲害類型，并將這些信息進(jìn)行分類標(biāo)注。在實(shí)際應(yīng)用方面，無人機(jī)可將巡查中拍攝到的小麥葉片圖像回傳到處理系統(tǒng)中進(jìn)行分析，判斷葉片上是否存在病斑、蟲害痕跡或其他異?，F(xiàn)象，這些識別結(jié)果可轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)并上傳至數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)種植田內(nèi)數(shù)據(jù)分析決策提供參考。各類農(nóng)藥在實(shí)際應(yīng)用中不但會(huì)對病蟲害防治效果造成影響，還與區(qū)域間生態(tài)環(huán)境保護(hù)有著直接關(guān)聯(lián)。技術(shù)人員可通過記錄每次噴灑農(nóng)藥的種類、用量、時(shí)間和區(qū)域來分析農(nóng)藥使用效果，避免過量使用或重復(fù)使用同一類型農(nóng)藥以減少農(nóng)藥殘留總量，幫助種植人員優(yōu)化農(nóng)藥使用方案。

在對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行完善的過程中，必須充分考慮數(shù)據(jù)回傳方面的實(shí)時(shí)性和共享性。實(shí)時(shí)性是指數(shù)據(jù)庫能夠及時(shí)更新病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)，無人機(jī)在執(zhí)行日常巡查任務(wù)時(shí)可實(shí)時(shí)獲取大量監(jiān)測數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要通過高效傳輸系統(tǒng)迅速上傳至數(shù)據(jù)庫，供種植人員隨時(shí)查看。無人機(jī)在飛行過程中可實(shí)時(shí)生成病蟲害熱點(diǎn)圖，顯示病蟲害高發(fā)區(qū)域，幫助種植人員快速定位，利用這種方式來實(shí)現(xiàn)小麥種植區(qū)內(nèi)病蟲害的針對性防治管理。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中病蟲害防治需要多方協(xié)作，并且農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣人員、科研機(jī)構(gòu)、農(nóng)藥供應(yīng)商等都可以從數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)，從而參與病蟲害防治的決策過程。無人機(jī)數(shù)據(jù)庫應(yīng)具備開放的訪問接口，確保不同用戶能夠根據(jù)自身權(quán)限獲取所需數(shù)據(jù)資源[4]。通過數(shù)據(jù)共享，種植人員可以借鑒其他地區(qū)的病蟲害防治經(jīng)驗(yàn)，協(xié)助農(nóng)業(yè)技術(shù)部門開展跨區(qū)域的病蟲害研究，以此來逐步提高小麥種植區(qū)內(nèi)病蟲害整體防治水平。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常采用分布式存儲和云計(jì)算技術(shù)來支撐無人機(jī)運(yùn)行中各類數(shù)據(jù)的存儲及處理需求，并且無人機(jī)獲取的圖像數(shù)據(jù)可以通過云計(jì)算平臺進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并將結(jié)果存儲在分布式數(shù)據(jù)庫中，通過這種方式種植人員可以隨時(shí)訪問數(shù)據(jù)庫，獲取最新監(jiān)測信息。若想要提高數(shù)據(jù)庫整體使用效率，還要配合引入各類智能分析工具。其中相對具有代表性的便是通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法對歷史病蟲害數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測未來病蟲害的發(fā)生概率及趨勢。機(jī)器學(xué)習(xí)模型可以根據(jù)天氣變化、土壤狀況和歷史病蟲害發(fā)生數(shù)據(jù)，預(yù)測未來一周內(nèi)小麥田的病蟲害風(fēng)險(xiǎn)并建議種植人員采取相應(yīng)的防治措施，幫助種植人員制定更加科學(xué)的防治方案。

2.4科學(xué)利用低空無人機(jī)遙感技術(shù)

相較于傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感技術(shù)，低空無人機(jī)遙感技術(shù)在氣候惡劣條件下的表現(xiàn)更為穩(wěn)定，無人機(jī)可以在較低的高度飛行，以降低惡劣天氣對信號所造成的負(fù)面影響，配合小麥田病蟲害防控需求靈活選擇監(jiān)測時(shí)間，多方位提升當(dāng)前數(shù)據(jù)的連續(xù)性及內(nèi)容準(zhǔn)度。在氣候惡劣的情況下，低空無人機(jī)可以通過較低的成本實(shí)現(xiàn)高頻次監(jiān)測，協(xié)助種植戶對小麥種植田內(nèi)的實(shí)際情況展開多角度管控[5]。

綜上所述，在對無人機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)小麥病蟲害防治的融合應(yīng)用進(jìn)行研究時(shí)，可以從科學(xué)利用低空無人機(jī)遙感技術(shù)、對無人機(jī)信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行完善、監(jiān)測小麥生長狀態(tài)以及根據(jù)小麥種植區(qū)地形條件制訂飛行計(jì)劃、調(diào)試相關(guān)設(shè)備等幾個(gè)方面進(jìn)行，充分發(fā)揮無人機(jī)技術(shù)對于小麥種植生產(chǎn)的積極影響。

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