
無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)改變了許多行業(yè),但很少有行業(yè)像農(nóng)業(yè)這樣受益匪淺。農(nóng)業(yè)無人機(jī)測繪為農(nóng)作物、田地和牲畜提供了前所未有的洞察,徹底改變了農(nóng)民的經(jīng)營方式。
本綜合指南探討了您需要了解的有關(guān)農(nóng)業(yè)無人機(jī)測繪的所有信息。
我們將涵蓋:
什么是農(nóng)業(yè)無人機(jī)測繪及其工作原理
農(nóng)業(yè)無人機(jī)的主要應(yīng)用和優(yōu)勢
如何選擇合適的無人機(jī)測繪軟件
農(nóng)作物偵察工作流程
在農(nóng)場開始使用無人機(jī)的技巧
關(guān)于農(nóng)業(yè)無人機(jī)技術(shù)的要點(diǎn)和常見問題解答
現(xiàn)實(shí)世界的例子和案例研究
其他資源
無論您是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)新手,還是想從無人機(jī)中獲得更多收益,本指南都將幫助您提高產(chǎn)量、降低成本并做出更明智的數(shù)據(jù)驅(qū)動決策。讓我們來看看無人機(jī)測繪如何改變現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。
農(nóng)業(yè)無人機(jī)測繪是使用無人駕駛飛行器(UAV,通常稱為無人機(jī))收集農(nóng)作物、土壤、牲畜等的空中數(shù)據(jù)的過程。無人機(jī)在飛過田野時使用攝像頭和其他傳感器來捕捉圖像、視頻、熱數(shù)據(jù)和多光譜信息。
然后,這些數(shù)據(jù)由專門的軟件處理,以創(chuàng)建詳細(xì)的 2D 和 3D 地圖、模型和分析。無人機(jī)測繪得出的常見地圖包括:
正射影像地圖——將航拍照片拼接在一起,以概覽整個田野。
數(shù)字表面模型——地形和地貌的 3D 表示。
點(diǎn)云——由數(shù)百萬個坐標(biāo)點(diǎn)組成的詳細(xì) 3D 模型。
NDVI 地圖——基于近紅外光吸收顯示作物健康狀況的圖像。
除了地圖之外,無人機(jī)測繪還可以生成精 確的測量值、偵察報告、產(chǎn)量預(yù)測和植被指數(shù),為了解作物產(chǎn)量提供關(guān)鍵見解。
農(nóng)業(yè)無人機(jī)在種植、生長和收獲過程中有著廣泛的用途。以下是一些最常見的無人機(jī)測繪應(yīng)用:
創(chuàng)建農(nóng)田 3D 地圖,以便進(jìn)行排水、養(yǎng)分缺乏和灌溉規(guī)劃。
勘察并繪制地形圖以確定最 佳種植位置。
評估整個田地的濕度水平和需求。
使用 NDVI 分析來確定作物是否適合種植。
根據(jù)土壤分析創(chuàng)建變量種植處方圖。
監(jiān)控并指導(dǎo)機(jī)械實(shí)現(xiàn)高效的種植模式。
目視檢查農(nóng)作物,識別蟲害、雜草侵染、營養(yǎng)缺乏等情況。
計算 NDVI 等植被指數(shù)來評估作物的健康和生長。
創(chuàng)建施用肥料、農(nóng)藥、灌溉等的變量處方圖。
引導(dǎo)機(jī)械進(jìn)行精 確噴灑、施肥和收割應(yīng)用。
使用正射影像地圖和 3D 模型來估算種植面積和作物庫存。
生成詳細(xì)的作物進(jìn)展報告,用于保險索賠和政府審計。
持續(xù)監(jiān)測田地以預(yù)測最終的作物產(chǎn)量。
無人機(jī)技術(shù)為尋求提高產(chǎn)量、降低成本和做出數(shù)據(jù)驅(qū)動決策的農(nóng)民帶來了巨大利益。
1.提高效率
l用最少的時間和勞動力監(jiān)測大片田野和農(nóng)田。
l快速識別問題,以便農(nóng)民能夠快速做出反應(yīng)。
l僅在需要的地方應(yīng)用輸入來降低成本。
2. 提高作物產(chǎn)量
l及早發(fā)現(xiàn)作物壓力并采取糾正措施。
l通過解決田地內(nèi)的變異來提高產(chǎn)量。
l幫助最 大限度地提高收成并優(yōu)化種植。
3.數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策
l從地圖、模型、報告和分析中獲得詳細(xì)見解。
l確定模式和趨勢來指導(dǎo)未來的農(nóng)場管理。
l為保險索賠和政府審計提供文件。
4.可持續(xù)性
l通過精準(zhǔn)施藥減少肥料、農(nóng)藥和水的使用。
l確保農(nóng)作物得到最 佳收獲且不造成浪費(fèi)。
l土壤測繪可以防止過度使用和枯竭。
有了這些優(yōu)勢,無人機(jī)技術(shù)對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的變革作用顯而易見。接下來,讓我們探討選擇無人機(jī)測繪軟件時的關(guān)鍵考慮因素。
在上圖中,農(nóng)民使用排水系統(tǒng)和無人機(jī)通過 RTK 定位繪制田地地圖。地圖可識別排水問題、現(xiàn)有排水系統(tǒng)和海拔變化。精 確處理和PIX4Dcloud 可實(shí)現(xiàn)精 確記錄,以評估和規(guī)劃改進(jìn)的排水系統(tǒng)。
有了無人機(jī)后,您需要軟件來處理它捕獲的圖像和數(shù)據(jù)。有幾種選擇可供考慮:
現(xiàn)成的無人機(jī)測繪軟件
許多消費(fèi)級和商用無人機(jī)都自帶基礎(chǔ)軟件。大疆和其他無人機(jī)制造商捆綁了用戶友好的應(yīng)用程序來生成地圖、3D 模型和基本分析。雖然方便,但內(nèi)置軟件通常缺乏農(nóng)業(yè)所需的高級功能。
專業(yè)農(nóng)業(yè)無人機(jī)軟件
對于專業(yè)農(nóng)業(yè)用途,專用無人機(jī)測繪軟件通常能提供最 佳效果。Pix4Dfields 、Drone Deploy和DJI Terra等領(lǐng)先選項(xiàng)提供高級分析、植被指數(shù)計算、簡單的處方圖生成以及與農(nóng)場管理信息系統(tǒng)的集成。
定制無人機(jī)測繪解決方案
對于有特殊需求的高級用戶,定制軟件開發(fā)是一種選擇。定制無人機(jī)測繪應(yīng)用程序可以整合專門的數(shù)據(jù)輸入、分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和自動化,以滿足您的農(nóng)場需求。它們還可以與現(xiàn)有設(shè)備和流程無縫集成。
選擇軟件時,重要的是要考慮您的預(yù)算、技術(shù)能力以及您想要利用的數(shù)據(jù)分析類型。用戶友好的移動應(yīng)用程序提供便利,而高級平臺則提供更詳細(xì)的見解。
有興趣在自己的農(nóng)場使用無人機(jī)嗎?以下是一些入門提示:
選擇針對農(nóng)業(yè)應(yīng)用優(yōu)化的無人機(jī)– 尋找配備可更換攝像頭、傳感器且飛行時間超過 20 分鐘的無人機(jī)。堅固、防水的設(shè)計在農(nóng)場環(huán)境中表現(xiàn)最 佳。
選擇適合您需求的傳感器- RGB 相機(jī)提供視覺數(shù)據(jù),而多光譜和高光譜相機(jī)收集專門的農(nóng)作物分析數(shù)據(jù)。還可考慮使用 LiDAR 進(jìn)行詳細(xì)的 3D 地形建模。
獲得 FAA 運(yùn)營認(rèn)證– 在美國,商業(yè)飛行員必須通過航空考試、遵守第 107 部分規(guī)則并提交飛行計劃。熟悉 無人機(jī)法規(guī)。
從小處著手,熟悉情況——在繪制整個農(nóng)田地圖之前,先在較小的代表性區(qū)域進(jìn)行試飛練習(xí)。掌握飛行、圖像捕捉技術(shù)和數(shù)據(jù)分析。
投資持久存儲和計算能力——無人機(jī)測繪會產(chǎn)生大量圖像數(shù)據(jù)集。擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理和處理能力。
首次聘用專業(yè)人員– 農(nóng)業(yè)無人機(jī)測繪有一個學(xué)習(xí)曲線。首次聘用專家可以快速啟動該過程。
將無人機(jī)數(shù)據(jù)集成到您的流程中——為了獲得最 大的價值,將無人機(jī)地圖、模型、分析和報告納入您現(xiàn)有的農(nóng)場管理系統(tǒng)。
熱成像和無人機(jī)用于計算蒸騰過程中的水分流失。該技術(shù)可幫助農(nóng)民更有效地利用水資源并生產(chǎn)出更好的水果。了解樹木蒸騰的水量可以改善樹木的整體健康狀況和水果質(zhì)量。配備熱成像的無人機(jī)可以識別果園中需要更多灌溉的區(qū)域。閱讀案例研究。
西班牙農(nóng)民 Marcos Esteve Pamias 實(shí)施了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè),以降低成本和減少對環(huán)境的影響。使用 PIX4Dfields,Marcos 能夠識別受雜草影響的區(qū)域并創(chuàng)建針對性除草劑應(yīng)用的處方圖,從而節(jié)省了 56% 的成本。該項(xiàng)目減少了每公頃除草劑的使用量,將所用產(chǎn)品和成本減半,并促進(jìn)了可持續(xù)性和環(huán)境友好性。PIX4Dfields 使 Marcos 能夠快速收集數(shù)據(jù)、處理圖像并分析結(jié)果。閱讀案例研究。
總結(jié)一下,需要牢記以下關(guān)鍵事項(xiàng):
l農(nóng)業(yè)無人機(jī)測繪提供了高度詳細(xì)的航空數(shù)據(jù),揭示了地面上看不到的見解。
l主要應(yīng)用包括土壤分析、種植、作物監(jiān)測、產(chǎn)量估計和報告。
l好處包括提高效率、增強(qiáng)作物產(chǎn)量、數(shù)據(jù)驅(qū)動決策和環(huán)境可持續(xù)性。
l選擇適合您的預(yù)算、技術(shù)需求和所需分析的無人機(jī)測繪軟件。從用戶友好的開始,并根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展。
l投資針對農(nóng)業(yè)環(huán)境和重復(fù)測繪優(yōu)化的無人機(jī)、傳感器和存儲。
l遵守?zé)o人機(jī)駕駛員的所有規(guī)定,確保操作安全、合法。首先考慮承包測繪工作。
l將無人機(jī)數(shù)據(jù)整合到日常農(nóng)業(yè)流程和決策中,以最 大限度地實(shí)現(xiàn)效益。
采用無人機(jī)技術(shù)需要投入時間和資源——但在提高產(chǎn)量、降低成本和環(huán)境管理方面所帶來的回報是巨大的。
無人機(jī)在農(nóng)業(yè)和自然資源領(lǐng)域的應(yīng)用——來自 20 個州的贈地大學(xué)的研究人員和教育工作者正在共同努力,增加無人機(jī)在農(nóng)業(yè)和自然資源管理中的應(yīng)用。
農(nóng)業(yè)無人機(jī)最常見的傳感器是用于視覺圖像的 RGB 相機(jī)、用于植被指數(shù)分析的多光譜相機(jī)和用于詳細(xì) 3D 建模的 LiDAR。熱像儀還可用于檢測作物壓力和灌溉問題。
處方圖由處理來自 NDVI 和其他傳感器的圖像的專用軟件生成。這些數(shù)據(jù)用于創(chuàng)建應(yīng)用圖,其中建議使用不同的肥料、殺蟲劑、灌溉等劑量,以適應(yīng)不同田地的作物健康狀況差異。
影響無人機(jī)測繪成本的關(guān)鍵因素包括監(jiān)測農(nóng)田的面積、使用的傳感器類型/無人機(jī)型號、測繪頻率、軟件需求以及是否聘請無人機(jī)服務(wù)提供商。預(yù)計開始投資 5,000-15,000 美元。
雖然無人機(jī)提供了大量信息,但它們無法完全取代步行勘察。無人機(jī)擅長在農(nóng)田中快速收集數(shù)據(jù)。但仍然需要進(jìn)行實(shí)地調(diào)查,以檢查土壤、采集樣本并驗(yàn)證無人機(jī)的發(fā)現(xiàn)。
大多數(shù)專家建議在生長季節(jié)每 1-2 周繪制一次地圖。更頻繁的繪制地圖可以提供更深入的見解,但必須與處理帶寬保持平衡。播種、施肥、施用農(nóng)藥和天氣事件后應(yīng)繪制更多地圖。
在美國,商業(yè)無人機(jī)操作員必須通過航空考試,獲得 FAA 第 107 部分遠(yuǎn)程飛行員證書。飛行員還必須注冊無人機(jī),并遵守有關(guān)無人機(jī)臂長操作和飛行高度的法律。
是的,無人機(jī)可以為畜牧業(yè)應(yīng)用提供寶貴的見解,例如:
l監(jiān)測牛群位置和行為
l確保有足夠的植被供放牧
l識別受傷或丟失的動物
l協(xié)助自然災(zāi)害恢復(fù)
l檢測掠食者并減少盜竊
需要管理的主要風(fēng)險包括飛行過程中的碰撞、事故或傷害、數(shù)據(jù)安全以及農(nóng)場運(yùn)營中斷。遵守 FAA 規(guī)定、制定應(yīng)急計劃和確保數(shù)據(jù)存儲安全有助于緩解這些問題。
借助高性能計算機(jī)和優(yōu)化的軟件,無人機(jī)測繪數(shù)據(jù)集可以在 30 分鐘到幾個小時內(nèi)處理完畢。但是,解讀地圖和圖像以獲得可操作的見解需要額外的時間和專業(yè)知識。持續(xù)的數(shù)據(jù)分析是實(shí)現(xiàn)價值最 大化的關(guān)鍵。
農(nóng)業(yè)無人機(jī)測繪為現(xiàn)代農(nóng)場和數(shù)據(jù)驅(qū)動的作物管理策略開辟了巨大的可能性。通過解鎖有關(guān)田地的精 確空中洞察,無人機(jī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更明智的戰(zhàn)略決策、提高可持續(xù)性并最 大化每英畝土地的收益。
希望本指南能讓您全面了解農(nóng)業(yè)無人機(jī),以便您邁出第 一步,享受其帶來的益處。當(dāng)您開始在自己的農(nóng)場利用這項(xiàng)變革性技術(shù)時,如果有任何其他問題,請隨時聯(lián)系我們。祝愿未來許多種植季都能通過無人機(jī)測繪取得成功!
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