Les drones peuvent transporter une variété de capteurs de télédétection, qui peuvent obtenir des informations multidimensionnelles et de haute précision sur les terres agricoles et réaliser une surveillance dynamique de plusieurs types d'informations sur les terres agricoles. Ces informations comprennent principalement des informations sur la répartition spatiale des cultures (localisation des terres agricoles, identification des espèces cultivées, estimation de la superficie et surveillance dynamique des changements, extraction des infrastructures de terrain), des informations sur la croissance des cultures (paramètres phénotypiques des cultures, indicateurs nutritionnels, rendement) et des facteurs de stress de croissance des cultures (humidité du champ). , ravageurs et maladies).
Informations spatiales sur les terres agricoles
Les informations de localisation spatiale des terres agricoles comprennent les coordonnées géographiques des champs et les classifications des cultures obtenues par discrimination visuelle ou reconnaissance automatique. Les limites des champs peuvent être identifiées par des coordonnées géographiques et la superficie de plantation peut également être estimée. La méthode traditionnelle de numérisation des cartes topographiques comme carte de base pour la planification régionale et l'estimation de la superficie est peu rapide, et la différence entre l'emplacement des limites et la situation réelle est énorme et manque d'intuition, ce qui n'est pas propice à la mise en œuvre de l'agriculture de précision. La télédétection par drone peut obtenir des informations complètes sur la localisation spatiale des terres agricoles en temps réel, ce qui présente les avantages incomparables des méthodes traditionnelles. Les images aériennes provenant d'appareils photo numériques haute définition peuvent réaliser l'identification et la détermination d'informations spatiales de base sur les terres agricoles, et le développement de la technologie de configuration spatiale améliore la précision et la profondeur de la recherche sur les informations de localisation des terres agricoles, et améliore la résolution spatiale tout en introduisant des informations d'altitude. , qui réalise une surveillance plus fine des informations spatiales des terres agricoles.
Informations sur la croissance des cultures
La croissance des cultures peut être caractérisée par des informations sur les paramètres phénotypiques, les indicateurs nutritionnels et le rendement. Les paramètres phénotypiques comprennent la couverture végétale, l'indice de surface foliaire, la biomasse, la hauteur des plantes, etc. Ces paramètres sont interdépendants et caractérisent collectivement la croissance des cultures. Ces paramètres sont interdépendants et caractérisent collectivement la croissance des cultures et sont directement liés au rendement final. Ils dominent dans la recherche sur le suivi des informations agricoles et de plus en plus d’études ont été réalisées.
1) Paramètres phénotypiques des cultures
L'indice de surface foliaire (LAI) est la somme de la surface foliaire verte unilatérale par unité de surface, qui permet de mieux caractériser l'absorption et l'utilisation de l'énergie lumineuse par la culture, et est étroitement liée à l'accumulation de matière et au rendement final de la culture. L’indice de surface foliaire est l’un des principaux paramètres de croissance des cultures actuellement surveillés par télédétection par drone. Le calcul des indices de végétation (indice de végétation ratio, indice de végétation normalisé, indice de végétation de conditionnement du sol, indice de végétation différence, etc.) avec des données multispectrales et l'établissement de modèles de régression avec des données de vérité terrain sont une méthode plus mature pour inverser les paramètres phénotypiques.
La biomasse aérienne aux derniers stades de croissance des cultures est étroitement liée au rendement et à la qualité. À l'heure actuelle, l'estimation de la biomasse par télédétection par drone dans l'agriculture utilise encore principalement des données multispectrales, extrait des paramètres spectraux et calcule l'indice de végétation pour la modélisation ; la technologie de configuration spatiale présente certains avantages dans l’estimation de la biomasse.
2) Indicateurs nutritionnels des cultures
La surveillance traditionnelle de l'état nutritionnel des cultures nécessite un échantillonnage sur le terrain et une analyse chimique en intérieur pour diagnostiquer la teneur en nutriments ou en indicateurs (chlorophylle, azote, etc.), tandis que la télédétection par drone est basée sur le fait que différentes substances ont des caractéristiques spectrales de réflectance-absorption spécifiques pour diagnostic. La chlorophylle est surveillée sur la base du fait qu'elle possède deux régions d'absorption forte dans la bande de lumière visible, à savoir la partie rouge de 640 à 663 nm et la partie bleu-violet de 430 à 460 nm, tandis que l'absorption est faible à 550 nm. Les caractéristiques de couleur et de texture des feuilles changent lorsque les cultures sont déficientes, et la découverte des caractéristiques statistiques de couleur et de texture correspondant à différentes carences et propriétés associées est la clé du suivi des nutriments. À l’instar du suivi des paramètres de croissance, la sélection de bandes caractéristiques, d’indices de végétation et de modèles de prévision reste le contenu principal de l’étude.
3) Rendement des cultures
L’augmentation du rendement des cultures est l’objectif principal des activités agricoles, et une estimation précise du rendement est importante à la fois pour les services décisionnels de production agricole et de gestion. De nombreux chercheurs ont tenté d’établir des modèles d’estimation du rendement avec une précision de prédiction plus élevée grâce à une analyse multifactorielle.
Humidité agricole
L’humidité des terres agricoles est souvent surveillée par des méthodes infrarouges thermiques. Dans les zones à forte couverture végétale, la fermeture des stomates des feuilles réduit la perte d'eau due à la transpiration, ce qui réduit le flux de chaleur latente à la surface et augmente le flux de chaleur sensible à la surface, ce qui entraîne une augmentation de la température de la canopée, ce qui est considérée comme la température du couvert végétal. Comme le reflet du bilan énergétique des cultures de l'indice de stress hydrique peut quantifier la relation entre la teneur en eau des cultures et la température de la canopée, la température de la canopée obtenue par le capteur infrarouge thermique peut refléter l'état d'humidité des terres agricoles ; le sol nu ou la couverture végétale dans de petites zones peuvent être utilisés pour inverser indirectement l'humidité du sol avec la température du sous-sol, ce qui est le principe suivant : la chaleur spécifique de l'eau est grande, la température de la chaleur est lente à changer, donc la répartition spatiale de la température du sous-sol pendant la journée peut se refléter indirectement dans la répartition de l'humidité du sol. Par conséquent, la répartition spatiale de la température souterraine diurne peut refléter indirectement la répartition de l’humidité du sol. Dans la surveillance de la température du couvert forestier, le sol nu constitue un facteur d’interférence important. Certains chercheurs ont étudié la relation entre la température du sol nu et la couverture végétale, ont clarifié l'écart entre les mesures de température du couvert provoquées par le sol nu et la valeur réelle, et ont utilisé les résultats corrigés dans la surveillance de l'humidité des terres agricoles pour améliorer la précision de la surveillance. résultats. Dans la gestion actuelle de la production agricole, les fuites d'humidité dans les champs sont également au centre de l'attention. Des études ont été réalisées utilisant des imageurs infrarouges pour surveiller les fuites d'humidité des canaux d'irrigation, la précision pouvant atteindre 93 %.
Ravageurs et maladies
L'utilisation de la surveillance de la réflectance spectrale proche infrarouge des ravageurs et des maladies des plantes, basée sur : les feuilles dans la région proche infrarouge de la réflexion par le tissu éponge et le contrôle des tissus de la clôture, des plantes saines, ces deux espaces tissulaires remplis d'humidité et d'expansion , est un bon réflecteur de divers rayonnements ; lorsque la plante est endommagée, la feuille est endommagée, les tissus se fanent, l'eau est réduite, la réflexion infrarouge est réduite jusqu'à être perdue.
La surveillance infrarouge thermique de la température est également un indicateur important de la présence de ravageurs et de maladies des cultures. Plantes dans des conditions saines, principalement grâce au contrôle de l'ouverture des stomates des feuilles et à la fermeture de la régulation de la transpiration, pour maintenir la stabilité de leur propre température ; en cas de maladie, des changements pathologiques se produiront, les interactions pathogène-hôte dans l'agent pathogène sur la plante, en particulier sur les aspects liés à la transpiration, l'impact déterminera la partie infestée de l'augmentation et de la baisse de la température. En général, la détection des plantes conduit à une dérégulation de l’ouverture stomatique, et donc la transpiration est plus élevée dans la zone malade que dans la zone saine. La transpiration vigoureuse entraîne une diminution de la température de la zone infectée et une différence de température plus élevée à la surface de la feuille que sur la feuille normale jusqu'à ce que des taches nécrotiques apparaissent à la surface de la feuille. Les cellules de la zone nécrotique sont complètement mortes, la transpiration dans cette partie est complètement perdue et la température commence à augmenter, mais comme le reste de la feuille commence à être infecté, la différence de température à la surface de la feuille est toujours supérieure à celle de une plante saine.
Autres informations
Dans le domaine de la surveillance des informations sur les terres agricoles, les données de télédétection des drones ont une gamme d'applications plus large. Par exemple, il peut être utilisé pour extraire la surface tombée du maïs à l'aide de plusieurs caractéristiques de texture, refléter le niveau de maturité des feuilles pendant la phase de maturité du coton à l'aide de l'indice NDVI et générer des cartes de prescription d'application d'acide abscissique qui peuvent guider efficacement la pulvérisation d'acide abscissique. sur le coton pour éviter une application excessive de pesticides, etc. Selon les besoins de surveillance et de gestion des terres agricoles, l'exploration continue des informations contenues dans les données de télédétection des drones et l'élargissement de leurs champs d'application constituent une tendance inévitable pour le développement futur de l'agriculture informatisée et numérisée.
Heure de publication : 24 décembre 2024