国外追踪:农业无人机的未来悬而未决 [复制链接]

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发表于: 2017-3-8 16:42:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
“听着无人机制造商,研究人员和爱好者说的话,你会认为无人机即将改变农业。”俄勒冈UAS未来农场的Jeff Lorton,在他最近举办的一次会议上对观看无人飞机示范的围观群众说到。

仔细倾听业界的声音
现在业内人士仍然(对无人机在农业上的应用前景)使用“假设”或“想象”或“潜力”等词语。尽管技术飞速发展,但无人机仍然不太适合广泛应用于果树和酿酒葡萄业。例如,无人机已经在烘干樱桃和驱赶鸟类等方面展现了其应用前景。从理论上讲,研究人员现在可以从空中利用无人机摄像检测健康和不健康的果树之间的差异。但传感器仍然不能准确一致地测量出大面积的树木健康程度,预测产量或识别病虫害,他们不能从以上结果中做出任何诊断。甚至无人机狂热的支持者也承认,在帮助果树方面,他们还有很多工作要做。

MicaSense(西雅图制作农用无人机传感器和软件的公司)的应用专家John Sulik说,“苹果是棘手的,真的,真的很难”。8月在俄勒冈州彭德尔顿举行的名为Ag Drone Rodeo的活动,吸引了250人观看供应商展示无人飞行器的飞行,通常称为无人飞行器(UAVs)或无人机。第1天,在机场附近的一个测试区,测试重点是飞行,而第2天的重点是如何利用无人机生成的飞行数据。这次活动是由俄勒冈UAS未来农场的项目经理Lorton组织的,这是无人机和传感器制造商的一次现场测试。

大多数连接到无人机的传感器依赖于光反射(包括可见光和不可见光,包括近红外波长)来创建一个地块或果园的地图。具有不同高度和阴影的树冠影响了这些传感器。此外,联邦航空管理局的条例要求无人机不能脱离操作员的视线。为了遵守规定,果园种植者使用无人机时经常需要站在升降台,梯子或附近的山上。不过,由于无人机具有成本效益,种植者不得不在比较(平坦)宽阔的地区使用它们。

Ste. 米切尔葡萄酒公司的精确农业专家Jenn Smithyman说:“我们遇到的问题是:无人机的电池寿命太短,根本用不了几个葡萄园”。该公司是美国第三大优质葡萄酒公司,每年使用来自载人飞机提供的超过8000英亩(约3237公顷,译者注)的各种图像。她觉着较小的精品园种植者应该能够使用无人机。加利福尼亚苹果委员会执行董事亚历克斯·奥特(Alex Ott)说:“我们还有几年的时间来研究,但我们应该很接近了”。弗雷斯诺的集团作为委员会的代表,赞助了几个关于在苹果和蓝莓上使用无人机的待研究项目。其中包括测绘、病虫害监测和靶向喷药等方面。

无人机应用现状
虽然还不广泛,但有一些种植者已经在使用无人机了。华盛顿州的种植者已经部署无人机驱逐鸟类,加利福尼亚州葡萄种植者开始使用无人机喷药,俄勒冈州葡萄栽培者使用无人机规划未来的种植面积和为灌溉工程图测量标高。

今年夏天早些时候,雅马哈公司农业供应商在加利福尼亚的索诺玛和纳帕县用RMax(一种10英尺转动跨度的无人直升机)在酿酒葡萄上喷洒杀菌剂,标志着无人机首次在美国用于商业喷洒。这项工作源于加利福尼亚大学戴维斯分校三年的试验。“结果是鼓舞人心的”,雅马哈美国无人系统部门经理Brad Anderson在电话采访中说。该公司计划在设定价格表后的下一年扩大规模。然而,与常规喷雾器相比,其覆盖效果还达不到常规喷雾器的效果。

安德森说,“对于比较小的地块,狭窄的空间,山坡等,这类性质的地块来说,无人机是一个更好的平台”。该公司在日本使用无人直升机喷洒农作物有20年的时间,目前在该国经营约2,400架无人直升机。而该公司在美国只有六架。

无人机的其他工作大多数仍处于研究领域。7月,华盛顿州立大学的精密和自动农业系统中心的研究人员使用一台octocopter(一部带有8个马达的无人直升机),在Wenatchee的哥伦比亚观光园进行了一次苹果火疫病抗性试验俯视图像收集。研究人员仍在分析这些试验的数据。

去年,雅马哈RMax集团与WSU中心的研究人员合作,在位于Prosser的华盛顿州立大学灌溉农业研究和推广中心的现代化框架结构的樱桃树上进行试验,使樱桃失水变干。该方法有效!根据不同的飞行速度,无人直升机以每小时5.4至11英亩(约2.18-4.45公顷)的速度从樱桃树中去除水分,这一速度超过种植者使用拖拉机牵引式喷雾器的每小时3.7英亩(约1.5公顷),但远远小于种植者使用有人驾驶的直升机的18.5英亩(约7.5公顷)每小时。

试验结果2016年4月在《农业计算机与电子学》杂志上发表,该试验使用收获后的樱桃树和模拟叶子的湿度传感器,这是樱桃上的水分的一个间接指标。该中心的助理教授Lav Khot说,该团队已经申请美国农业部资助使用传感器重复测试,能更直接的测量樱桃的湿度。他还使用无人机帮助收集普罗斯设施附近的田间地下灌溉试验中关于葡萄园冠层健康和温度的数据。Lav Khot说,“对我来说,无人机只是一辆拖拉机”。

为了避免树冠阴影的影响,Khot的同事在尝试一个新的想法,即让无人机在行间低空飞行,水平扫描以估计产量或为了自动化收获,预先识别果实。中心的另一位研究员Manoj Karkee已经向大学的商业化办公室提交了一项发明,这是一个申请专利的先兆。

“无人机有这么多的可能性,”Karkee说。那些讨厌的鸟怎么办?他设想将遥感器连接到一个计算机程序,它会检测鸟类并自动部署无人机来将它们赶走。对于麋鹿和鹿也一样。

与此同时,根据弗吉尼亚一家名为Digital Harvest的农业公司的首席执行官Young Kim的说法,很快就会研制出来更好的传感器。在Drone Rodeo活动中,他将当前和未来传感器间的差距比作X射线和核磁共振成像间的差异。“现在我们位于X射线阶段,”他告诉人们。

到目前为止,在无人机上使用的多光谱传感器可以检测光反射,但不能与某个问题或病害联系在一起。常用的工具是归一化植被指数,其结合可见光和近红外光读数以检测健康植被的相对含量。阴影,反光地面,晒伤保护剂,覆盖作物,甚至叶子上的水分都可以影响那些测量数据。Kim设想了从多光谱成像切换到超光谱成像的可能,超高分辨率的技术可以识别不同疾病或害虫的独特的电磁“指纹”。

石油公司使用高光谱传感器来帮助探测地下储量。然而,高光谱成像需要强大的处理能力,这又需要对无人机和进行的操作计算机进行带宽和连接性的升级。目前,Kim和Digital Harvest与雅马哈建立了合作关系,允许他们在华盛顿州和俄勒冈州经营,甚至提供空中监控和喷药服务。该公司正在寻求FAA的许可和两个州的农药施用许可证,以使其成为现实。
然而,即使他们现在有合乎程序的文书,“我现在也不会去果树产业(应用无人机)”。相反,他说他会坚持在马铃薯或其他作物上使用无人机,因为在这些作物上可以使用点状喷药。

“就像现在人们急于想要得到某些东西一样,”这项技术还不成熟,他说。“我们有很多东西需要学习。”

(赵璐译,王树桐校)

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