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無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)如何永久改變農(nóng)業(yè)

2019-11-15 10:11 性質(zhì)：翻譯 作者：雨歌 來(lái)源：無(wú)人機(jī)網(wǎng)
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為了在日益嚴(yán)峻的環(huán)境中保持盈利，農(nóng)民必須最大限度地利用自己的土地和其他資源。無(wú)人機(jī)捕獲的驚人的詳細(xì)圖像可以幫助實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。為了最大程度地生成地圖，Ag...

為了在日益嚴(yán)峻的環(huán)境中保持盈利，農(nóng)民必須最大限度地利用自己的土地和其他資源。無(wú)人機(jī)捕獲的驚人的詳細(xì)圖像可以幫助農(nóng)民實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。數(shù)據(jù)可以幫助規(guī)劃農(nóng)場(chǎng)道路和等高線，農(nóng)田的位置和形狀；使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適應(yīng)地形、水資源的位置和可用性，灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和布置，選址農(nóng)用建筑和其他基礎(chǔ)設(shè)施。簡(jiǎn)而言之，它可以提供完整的農(nóng)業(yè)土地利用計(jì)劃



Agri-Sense International使用立體攝影測(cè)量技術(shù)從地面上同一點(diǎn)的空中拍攝照片。

總部位于南非夸祖魯-納塔爾省希爾頓市的Agri-Sense International公司成立已有6年，已使用無(wú)人機(jī)對(duì)13個(gè)國(guó)家/地區(qū)的50萬(wàn)公頃土地進(jìn)行了數(shù)字地圖繪制。

這包括無(wú)人機(jī)進(jìn)行的世界上最大的地形調(diào)查：在中美洲伯利茲的28天中，有106架飛機(jī)飛行了106 000公頃。

在加納最近的一次調(diào)查中，該公司使用兩架無(wú)人機(jī)繪制了36 000公頃的地圖，這一過(guò)程需要80個(gè)小時(shí)的飛行時(shí)間。

進(jìn)行如此大規(guī)模的調(diào)查足夠令人印象深刻，但是公司處理數(shù)據(jù)也許更重要。

董事總經(jīng)理拉塞爾·朗格斯特（Russell Longhurst）說(shuō)，農(nóng)業(yè)感知具有兩個(gè)核心功能：

使用無(wú)人飛行器收集

為客戶生成詳細(xì)的數(shù)字地形模型所需的數(shù)據(jù)，特別是用于農(nóng)業(yè)土地的進(jìn)一步開發(fā)；使用近紅外（NIR）攝像頭技術(shù)監(jiān)控作物健康和生產(chǎn)力，然后生成歸一化差異植被指數(shù)（NDVI）。

Longhurst解釋說(shuō)：“可商購(gòu)的衛(wèi)星圖像有其用途，但通常不如在地面上方幾百米處飛行的無(wú)人機(jī)所收集的圖像那樣精確和詳細(xì)?！?/p>

公司目前擁有兩架Sky-Watch Cumulus C1固定翼無(wú)人機(jī)和五架多旋翼DJI Phantom 4 Pro無(wú)人機(jī)，用于其土地測(cè)量和作物監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)。

Longhurst說(shuō)：“ Sky-Watch Cumulus可以使我們模糊不清捕獲的圖像，并且還可以配備更好的傳感器?！?/p>

無(wú)人機(jī)捕獲的圖像將轉(zhuǎn)換為3D數(shù)字地圖。這些使Agri-Sense的客戶能夠精確計(jì)算出各種農(nóng)業(yè)設(shè)計(jì)需求。

例如，數(shù)據(jù)可以幫助規(guī)劃農(nóng)場(chǎng)道路和等高線；農(nóng)田的位置和形狀；使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適應(yīng)地形；水資源的位置和可用性；灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和布置；選址農(nóng)用建筑和其他基礎(chǔ)設(shè)施。

簡(jiǎn)而言之，它可以提供完整的農(nóng)業(yè)土地利用計(jì)劃。

此外，如前所述，安裝在無(wú)人機(jī)上的近紅外攝像機(jī)可以生成監(jiān)測(cè)作物健康所必需的數(shù)據(jù)，從而使農(nóng)民能夠在問(wèn)題蔓延到整個(gè)農(nóng)場(chǎng)之前對(duì)其進(jìn)行處理。

具有NIR功能的無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)之一是它可以覆蓋整個(gè)農(nóng)田，包括農(nóng)民和農(nóng)場(chǎng)工人無(wú)法從地面看到的區(qū)域。這樣，可以精確地記錄潛在問(wèn)題的位置。

Agri-Sense的地理信息系統(tǒng)和攝影測(cè)量專家Mike Cohen表示，為進(jìn)行勘測(cè)工作準(zhǔn)備無(wú)人機(jī)的過(guò)程非常復(fù)雜且耗時(shí)。（簡(jiǎn)而言之，攝影測(cè)量學(xué)是根據(jù)照片進(jìn)行測(cè)量的科學(xué)。）

為了最大限度地提高要生成圖像的質(zhì)量，Agri-Sense團(tuán)隊(duì)必須首先對(duì)地面控制點(diǎn)（GCP）進(jìn)行數(shù)字標(biāo)記，根據(jù)區(qū)域大小，地面控制點(diǎn)的數(shù)量可以達(dá)到數(shù)百個(gè)。

利用GPS全球定位系統(tǒng)技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)還可以在該區(qū)域周圍指定虛擬邊界或“地理范圍”，以確保無(wú)人機(jī)僅在這些限制范圍內(nèi)飛行。無(wú)人機(jī)上的攝像機(jī)能夠在高達(dá)360m的高度上拍攝1cm至10cm像素分辨率的圖像。

“為了使3D數(shù)字地圖更加準(zhǔn)確，我們使用了立體攝影測(cè)量技術(shù)，可以從地面上單個(gè)點(diǎn)的不同角度拍攝14張圖像，” Cohen說(shuō)。

“在1萬(wàn)公頃的面積中，我們將拍攝大約8000張圖像，而我們的軟件將需要三到五天的處理時(shí)間來(lái)縫合在一起，以生成詳細(xì)的數(shù)字地形圖?！?/p>

與農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)的大多數(shù)方面一樣，規(guī)模經(jīng)濟(jì)在無(wú)人機(jī)進(jìn)行土地或農(nóng)作物調(diào)查的成本中起著重要作用。簡(jiǎn)而言之，被調(diào)查的區(qū)域越大，對(duì)客戶來(lái)說(shuō)更具有成本效益。

Longhurst說(shuō)，在某些情況下，農(nóng)民購(gòu)買自己的無(wú)人機(jī)進(jìn)行作物健康調(diào)查在經(jīng)濟(jì)上更可行，然后使用第三方公司（例如Agri-Sense）來(lái)處理和分析數(shù)據(jù)。

Agri-Sense全套服務(wù)的每公頃成本包括將團(tuán)隊(duì)和設(shè)備移入和移出調(diào)查區(qū)域，現(xiàn)場(chǎng)飛行時(shí)間以及地面控制，這對(duì)于生成準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)至關(guān)重要。

一旦建立了GCP有邊界的待測(cè)區(qū)域，Agri-Sense就會(huì)啟動(dòng)其無(wú)人機(jī)，沿航線自動(dòng)駕駛測(cè)繪。

為每架無(wú)人機(jī)供電的電池可以使無(wú)人機(jī)保持高空飛行兩個(gè)小時(shí)。當(dāng)其電量不足時(shí)，無(wú)人機(jī)會(huì)自動(dòng)返回地面控制基座，在該基座上裝有新充電的電池。然后，無(wú)人機(jī)將采用最直接的路線到達(dá)停飛點(diǎn)，并繼續(xù)進(jìn)行調(diào)查。

Longhurst指出，Agri-Sense已成為從5000公頃到30 000公頃范圍內(nèi)的調(diào)查領(lǐng)域的特別專家。

使用數(shù)據(jù)

如果客戶無(wú)法隨時(shí)隨地輕松訪問(wèn)數(shù)據(jù)，則由Agri-Sense之類的公司收集和處理的數(shù)據(jù)幾乎沒(méi)有用。

為此，該公司開發(fā)了Agri-Sense地圖?？蛻艨梢酝ㄟ^(guò)計(jì)算機(jī)、平板電腦和手機(jī)通過(guò)密碼控制對(duì)數(shù)字平臺(tái)進(jìn)行訪問(wèn)。他們還可以選擇授予承包商（例如灌溉公司）對(duì)Agri-Sense Maps信息的部分或全部訪問(wèn)權(quán)限。

如果某個(gè)地區(qū)有許多小農(nóng)土地所有者，他們可以組成一個(gè)合作社，可以“合并”這些地塊，以創(chuàng)建一個(gè)更大的被調(diào)查土地區(qū)域。無(wú)人機(jī)繪制的地圖可用于確定每個(gè)小農(nóng)土地的精確位置，形狀和范圍，以及如何適應(yīng)合作農(nóng)場(chǎng)。

使用Agri-Sense的Data Sense系統(tǒng)捕獲其他信息，例如土地所有者的姓名和照片，并將其附加到每個(gè)字段的數(shù)據(jù)中。然后，它會(huì)自動(dòng)同步到Agri-Sense Maps，以方便訪問(wèn)和使用。

該圖像和其他信息可以為合作社設(shè)計(jì)和布局最高效的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，還可以確定單個(gè)小農(nóng)戶在合作社農(nóng)場(chǎng)的整個(gè)區(qū)域內(nèi)，土地所有權(quán)的利潤(rùn)百分比或租金收入。

農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)的現(xiàn)有功能，相機(jī)和產(chǎn)品都可圈可點(diǎn)。Longhurst說(shuō)，鑒于不斷為無(wú)人機(jī)開發(fā)新技術(shù)的范圍和潛力，未來(lái)的設(shè)備將變得更好。這樣的發(fā)展之一就是安裝在無(wú)人機(jī)上的攝像機(jī)能夠進(jìn)行高光譜成像（HI），攝像機(jī)可以為地圖提供更多細(xì)節(jié)；一旦需要，HI就能滿足需求，捕獲并產(chǎn)生大量高品質(zhì)的圖像。

多光譜成像可能會(huì)評(píng)估三種或四種顏色（例如紅色，綠色，藍(lán)色和近紅外）的圖像，而HI成像會(huì)將圖像分解為數(shù)十種或數(shù)百種顏色。它的分辨率和色彩敏感度使觀看者可以查明某人手臂上的瘀傷！

第二項(xiàng)發(fā)展是能夠向農(nóng)作物噴灑農(nóng)藥的無(wú)人機(jī)。

Longhurst說(shuō)：更加精確的“將遙感和噴霧無(wú)人機(jī)結(jié)合在一起將完成精確的農(nóng)業(yè)周期，使農(nóng)民能夠輕松地找到問(wèn)題區(qū)域并將它們作為目標(biāo)，以避免不必要地對(duì)作物進(jìn)行全面噴霧?！?/p>

作者：勞埃德·菲利普斯（Lloyd Phillips）


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