無人機遙感技術在農業灌溉上的應用

劉洋　李衛國　王利利

摘 要：無人機作為小型遙感技術的平臺，與傳統的衛星和航空遙感相比，在靈活性和分辨率方面都有獨特的優勢。土壤濕度的變化會造成土壤的熱學和地表的光學特性以及氣候的變化，導致農業生產受到影響。為了滿足農業生產上對土壤濕度變化的需求，無人機光學遙感技術得到準確的土壤濕度來滿足現代精準化農業的需求，并且依據得到的不同土壤濕度對已經實現自動化的農業灌溉進行合理的規劃安排，在滿足農業生產的前提下節約用水，實現可持續發展。

關鍵詞：無人機；光學遙感技術；土壤濕度；節約用水

一、我國的干旱狀況及干旱預警機制

（一）我國干旱現狀

我國是一個嚴重干旱缺水的農業大國。很多省份的人均水資源量低于500立方米。我國人均水資源占有量在世界銀行統計的153個國家中僅排第88位。水資源分布也很不平衡，長江流域及其以南地區，面積只占全國的36.5%，但水資源量卻占全國的81%；其以北地區，面積占全國的63.5%，但水資源量僅占19%，所以水資源短缺是我國面臨的嚴峻問題。并且我國的農業生產幾乎全部依靠灌溉，因此發展安全節約高效的精準農業是我國農業發展的一個目標。

（二）我國干旱預警機制

我國干旱預警主要是通過國家各級人民政府抗旱防汛指揮部負責管理。依據國家的相關法律法規、農牧業、水利、氣象等部門向同級人民政府遞交干旱監測、預測預警決策信息，政府部門根據干旱災害的嚴重程度啟動不同的預警應急預案，不同部門之間開展的常規干旱監測、預警評估業務信息，供內部業務使用或通過授權的媒體上發布。所以我們一般得到的天氣及干旱情況是比較籠統的大范圍的天氣狀況。但是現在的精準農業上的需要的則是應比較詳細的、精準的。同時由于地理環境以及土壤環境的差異即使在同一塊土地中不同部分的土壤含水量也會出現差異，更重要的是我國的地理環境比較復雜，想要準確的監測土壤濕度就更難了。

二、無人機在旱情監測上的應用

通過發展安全高效節約的精準化農業是農業現代化的重要標志，也是我國發展農業的一個目標。無人機已經成為一種新型的信息獲取途徑，在農業現代化的建設進程中，其在精準農業發展中占有的地位會越來越重要，尤其是在農業旱情監測以及農業灌溉上的應用。

（一）無人機遙感技術

傳統遙感技術一般采用衛星和大型飛機作為遙感平臺，進行大面積觀測并獲得豐富的綜合性數據。但是，傳統遙感在小時空尺度的數據采集分析上存在分辨率不足的問題。如果采用小型無人機作為低成本的新型遙感平臺，就很好的彌補了傳統遙感的缺陷，在局部遙感和應急監測方面會取得巨大的成功。

無人機遙感技術要求搭載的儀器所占空間小、重量輕、抗震性優良。光學遙感技術具有所占空間小、時間短、成像簡單、費用少等一系列優點。無人機通過搭載有合成的多功能探測器，以近紅外光作為遙感測量的手段，采集多波段光譜數據，依靠地面的操作站對無人機實施操控。

（二）土壤濕度監測與土地灌溉

土壤的含水量是農作物生長的重要指標，農作物的生長都有適宜的土壤濕度范圍，在現代的農業生產中我們往往需要及時的了解大面積農田的土壤濕度。傳統的土壤水分測量方法有：種子散射法、重力土壤采樣法、張力計法、土壤蒸滲法和土壤電阻法。但是這些方法采樣時間長且是點數據，不能滿足大面積空間、長期的土壤濕度動態要求，沒有顯著的代表性。微波遙感技術就可以很好解決這些問題，微波遙感監測土壤水分的基礎是土壤的介電特性與水分含量間的密切關系，因為土壤的介電常數受水的影響很大。無人機通過搭載遙感設備，對收集到的土壤反射回的微波圖像數據進行綜合分析，和建立的模型進行對比得到具體的土壤濕度含量，并且可以對圖像模糊的區域通過自動或人工對無人機實時進行任務設定、航線調整進行重新的觀測?？梢愿尤娴膶ν寥肋M行監測，然后將再次傳回的數據與圖像進行數據處理分析，得到更加具體的土壤濕度。

農業灌溉是農業生產中最基本的問題，作為下一個嚴重缺水的國家，發展現代農業是我國農業建設的首要任務。節水灌溉技術在廣義上是指相對于傳統灌溉技術更加能節約、高效用水的灌溉方法，措施和制度的總稱。狹義上是指以現代農業作為前提，根據地域性和作物生長規律的不同，以實現農業產量最高和生態效益最好為目標而進行的水資源開發和灌溉技術的總稱。

合理高效的農田灌溉，是保證作物生長和節約用水的基本準則?，F代農業中常采用的節水灌溉技術有溝灌、噴灌、滴灌等技術。我們通過得到的不同的土壤濕度對灌溉進行合理的安排，這樣既能保證作物產量又能達到節約用水的目的。

三、結語

現代農業的快速發展對農業航空的需求日益增長，決定了農用無人機必定成為農業生產操作的主要力量之一。隨著無人機遙感技術的不斷發展及其在農業上的應用，為現代的精準化農業的發展提供了更為有利的技術支持，其不僅可以應用在土壤濕度的監測和農業灌溉上，還可以應用在其他農業的信息采集上，對農業生產進行實時監測，從而將農業生產的風險降到最低，保證農業產量，加快推進我國的農業精準化建設。

參考文獻：

[1]高占義.中國的灌溉發展及其作用[J].水利經濟，2006，24（1）：36-39.

[2]朱平.區域水資源預警方法研究[D].揚州大學，2007.

[3]于寶珠.旱情風險評價模型及其預警機制的研究[D].東北農業大學，2012.

[4]孫偉.中國農業節水技術推廣關鍵影響因素研究[D].東北農業大學，2012.

[5]蘇薈.新疆農業高效節水灌溉技術選擇研究[D].石河子大學，2013.