在全球農(nóng)業(yè)日趨發(fā)展的背景下，無人機(jī)載光譜技術(shù)逐漸被應(yīng)用于田間調(diào)查，病蟲害早期發(fā)現(xiàn)、作物水肥狀況監(jiān)測等，為精細(xì)化耕作、施肥、灌溉等提供數(shù)據(jù)支撐。我國正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期，傳統(tǒng)人力密集型的農(nóng)業(yè)模式難以持續(xù)，農(nóng)業(yè)成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

    無人機(jī)光譜技術(shù)分為多光譜和高光譜，其中多光譜一般提供4-6個(gè)光譜通道，而高光譜通常提供100個(gè)以上光譜通道，富含更多農(nóng)業(yè)信息。無人機(jī)載高光譜往往被應(yīng)用于以下幾個(gè)農(nóng)業(yè)相關(guān)的領(lǐng)域：     

    1）植被分類調(diào)查。包括種植面積調(diào)查、外來物種入侵調(diào)查、違禁植物種植調(diào)查、森林物種調(diào)查、草原調(diào)查等。   

     2）植被健康狀況調(diào)查。包括病蟲害調(diào)查、作物缺水缺素調(diào)查、作物估產(chǎn)等。     

    3）農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)查。如土壤肥力調(diào)查、土壤熵值調(diào)查、水土流失調(diào)查、湖水水色調(diào)查、水體富營養(yǎng)化調(diào)查、河流污染調(diào)查等。     

     4）作物表型研究。植物的葉色、葉片指數(shù)等，可以輔助進(jìn)行植物表型、基因等研究。

大片作物種植區(qū)域，適合用無人機(jī)進(jìn)行田間信息獲取。

本案例以植被分類為例，闡述如何利用高光譜快速對植物分類。實(shí)驗(yàn)過程如下：

     1）摘4片大小適中、便于掃描的不同種類植物的葉片，作為待測樣品，如圖2所示。

     2）搭建高光譜掃描臺。所用的設(shè)備為OptTraceHS-1，光譜范圍為400-1000nm。照明光源采用50 W恒流鹵素?zé)?，照明均勻度?0%。樣品掃描臺為一維掃描。采集速率為30FPS。

     3）采集高光譜數(shù)據(jù)，進(jìn)行圖像拼接和基本處理。

    4）利用OptStudio軟件的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊訓(xùn)練每種葉片的分類模型。后面應(yīng)用到整張高光譜數(shù)據(jù)圖上，得出分類結(jié)果，如圖2所示。從圖中可以看出，4種不同種類的葉片基本可以分開。

                                                                               不同葉子的可見光圖

                                                        不同葉子的高光譜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類圖?？梢缘贸龈吖庾V非常簡單地可以實(shí)現(xiàn)葉片種類的自動分類

高光譜成像儀為農(nóng)業(yè)系統(tǒng)構(gòu)建提供有效的作物信息、水肥信息、土壤信息和水體信息等多維度信息。為智慧種植、可視化管理和智能化決策提供數(shù)據(jù)支持，助力農(nóng)業(yè)發(fā)展。