随着无人机技术的进步,无人机侦察员准备使精准农业变得更加精确。
据美国联邦航空管理局称,无人机已经抵达农场。 2017 年,所有商业注册无人机中有 48% 用于农业,使其成为第三大用途的机器,仅次于房地产/航空摄影(28%)和工业检查(XNUMX%)。
特种农业是无人机精准农业市场的一部分。法国 Delair-Tech 公司和美国国防无人机承包商 AeroVironment 等航空公司正在向特种作物生产商推销其集成传感器农业无人机,而西北地区是目标市场。
总部位于西雅图的 MicaSense 销售一种名为 RedEdge-M 的多光谱无人机传感器,该公司一直在参加种植者会议,例如在华盛顿州肯纳威克举行的果树种植者聚会。在那次会议上,MicaSense 首席执行官 Gabriel Torres 讨论了该公司正在研究的作物负荷管理分析。
“我们不断与农民和行业领导者合作,探索图像如何影响某种管理实践或帮助解决决策中的一些主观性,”MicaSense 企业解决方案总监 Manal Elarab 说道。 “我们致力于不断探索将图像分析应用于日常农场决策的新方法。”
学者们也在研究无人机在特种作物上的用途。 《蔬菜种植者新闻》于 2018 年 XNUMX 月报道了罗彻斯特理工学院与康奈尔大学之间的合作,开发了一个无人机项目,用于识别四季豆对白霉病的敏感性。在宾夕法尼亚州立大学,两名研究人员(一名工程师和一名园艺师)正在开发一个无人机项目,以确定单个花朵的覆盖度和树果的作物负荷。
从士兵到大豆
不断发展的无人机技术从一个领域跨越到另一个领域。 AeroVironment 的农业无人机 Quantix 最早的前身是美国陆军和海军陆战队 30 年前使用的一款名为 Pointer 的军用无人机。该公司在 9/11 事件后和海湾战争期间成为美国国防部的主要供应商,迄今为止与国防部有五个项目记录。
尽管 Quantix 的目的是测量植物而不是敌方,但其垂直起飞和着陆的概念来自军事项目。固定翼无人机像航天飞机一样从垂直位置发射,但像飞机一样水平飞行,可以长时间扫描农作物图像。
“这确实是两全其美”,AeroVironment 商业销售总监 Mark Dufau 说道。
技术不断发展,公司正在寻找最适合精准农业的新功能。 MicaSense 遥感应用专家 John Sulik 表示,基础遥感技术之一,归一化植被指数 (NDVI),源自 1960 世纪 1970 年代和 XNUMX 年代的卫星项目。
“你可以做很多事情,”苏里克说。 “只是很多旧的遥感技术与这些高价值作物无关。他们没有告诉你你需要知道的那么多故事。”
MicaSense 的 RedEdge-M 具有五个摄像头,可测量红、绿、蓝、近红外和红边。
“在寻找领域的压力方面,多光谱图像已被证明是一种非常有洞察力的工具,”埃拉拉布说。 “根据多光谱图像构建的指数有助于了解您所在领域内的变化,从而引导您找到压力位置,以便您收集代表性样本,从而缩小压力原因的范围。”
市场上有几种不同的多光谱无人机传感器可供种植者使用。总部位于明尼阿波利斯的 Sentera 于 28 月 710 日宣布正在销售 AGX200 万向传感器,可与 DJI 品牌 Matrice XNUMX 系列工业无人机即插即用。 Sentera 首席执行官埃里克·泰帕莱 (Eric Taipale) 表示,这场比赛“让我们的客户能够非常简单地从现场收集可操作的数据”。
“我们的客户生产数十种不同的指数产品,并在农业、林业和环境保护领域的许多不同应用中使用自动化分析工具,”他说。 Sentera 的传感器附带一个名为 FieldAgent 的软件分析平台的一年使用权,该平台提供作物探查见解,帮助检测疾病、害虫和其他压力,识别缺陷并评估营养状况。”
无人机的飞行距离也越来越长。在法国,Delair 的 DT18 AG 无人机被批准进行超视距飞行或 BVLOS 操作(美国 FFA 要求豁免 BVLOS 飞行)。 DT18 可以通过 3G 无线电话网络进行控制,因此无需控制塔即可飞行数英里。
“如果法规允许飞得很高,一次飞行就可以覆盖超过 2,500 英亩的土地,”农业和林业产品经理 Lenaic Grignard 说道。 “我们同步我们的系统,以便作物评估的效率非常高。”
足够宽以观看
无人机价格昂贵,主要用于侦察难以到达的区域。那么,一个农场必须有多大才能证明这笔费用是合理的呢?
Delair 的 Grignard 和 AeroVironment 的 Dufau 分别得出了相同的大概数字:1,000 英亩。
“在美国,当你开始拥有超过 1,000 英亩的土地时,事情就开始变得有趣了,”格林尼亚说。杜福说,在千英亩的门槛上,“中西部的种植者真正开始看到该系统的实用性。”
但两人很快补充说,特种作物在很多方面与行耕作物有很大不同,并且显示出更高的投资回报。
“这实际上取决于每英亩的收入,”杜福说。 “当你对中西部行间作物和特种作物进行比较时,这些数字会发生很大变化,因为特种作物与玉米和豆类相比,需要投入大量的精力和收入。当你进入特种作物时,这个数字要小得多。”
他说,一个例子是酿酒葡萄种植者,他们会部署无人机对小至五英亩的葡萄园进行最后、快速检查。
“不一定是‘你发现了什么?’”杜福说。 “正是你找不到的东西才给你一定程度的保证,让你相信你正在尽你所能来管理它。 ......(不仅)他们不仅可以发现那里的问题,而且知道没有任何问题,他们晚上也可以睡得更好。”
更高的作物价值是无人机公司认为特种作物种植者更有可能购买该技术的原因之一。
“行间作物的采用率很慢,原因之一是当你看看玉米的价格时,你没有投资能力来采用这种技术,”格里尼亚德说。
MicaSense 的 Elarab 表示,专业种植者似乎能更快地适应这项技术。
“高价值作物是该技术的早期应用者,例如葡萄园和果树等,”她说。 “人们对咖啡和蔬菜等其他作物也很感兴趣。
“很多人对精准农业感兴趣,并且某些作物的采用率各不相同。市场每年都在增长。很多人对将图像纳入他们的管理决策变得更加兴奋,所以肯定会有很多增长。”
从数据到决策
让无人机数据和图像与种植者的管理决策相关至关重要。
“传感器创建数据,”MicaSense 的 Sulik 说。 “种植者需要的是信息。因此,行业需要的是一种及时的方法,将数据简化为相关的可操作信息。这就是需要平滑的事情。我们正在努力解决这个问题。”
德莱尔的格林尼亚称这项任务为数据“瓶颈”。
“整个解决方案的想法是消除工作流程不同步骤(从采集到数据处理)的一些数据瓶颈——这不是作物顾问或种植者的负担。”
其中一种分析工具会创建一张地图供种植者参考。
“我们评估植物的健康状况和植物对营养的需求,然后创建一张地图,”她说。 “这张图可以对处方有价值,例如氮图。” Delair 的 DT18Ag 还能够对植物进行计数或识别种植间隙。
但格利尼亚补充说,算法并不是万能的,不同作物的结果也会有所不同。例如,对于草莓植物,植物计数算法在早期阶段运行良好,但随着植物生长和树冠开始互锁,该算法就会失败。
AeroVironment 正在研究一种针对树木果类作物的植物计数算法,Dufau 在 3 月份表示,该算法大约需要两到三个月的时间才能作为当前系统的附加组件提供。
可变速率施药器是精准农业中另一项快速发展的技术。杜福说,无人机数据的一个可能用途是将数据从无人机传输到可变速率施肥器、杀虫剂和/或杀菌剂。将单个植物的无人机数据连接到可变速率施用器,这意味着单个植物只能获得它们所需的化学品。
但杜福说,无论新技术如何发展,无人机绘制的地图在未来都会变得更加精确。
“你要从叶到叶、从枝到枝,最终评估植物的健康状况,”他说。 “从长远来看,这些类型的精确地图只会变得更好。我认为这种技术只是推动了一些领域的发展,特别是在尚未真正实施的特种作物领域。”
– Stephen Kloosterman,VGN 助理编辑
上图:固定翼 AeroVironment Quantix 具有类似于悬停无人机的垂直起飞和着陆功能。