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无人机助力美国烟草农业的探索研究

发布时间:2017-02-26 09:11:00

通过美国军用无人机服役的新闻报道,大部分美国人只知道无人机通常是不载人、受遥控指挥的飞行器。现在,人们开始讨论它在美国国内的使用——在烟草农业上的应用。

  无人机或是无人飞行器在不少领域都是潜在游戏规则的改变者——因为摄像设备很便宜也很容易被安装在无人机上,就像鸟那样来俯视大地,某些领域专业人员无需再支付由直升机或是卫星拍摄产生的昂贵费用;初级爱好者所使用的带有摄像功能的四旋翼飞行器售价在100美元以下,而应用于农场捕捉高质量图像的无人机只需不到1000美元。

  精细农业需要无人机获取烟草农场信息

  在“大数据”时代,大量信息流的获取和加工处理尤为关键,通过提取利用有用的信息在几个不同的行业带动了多次变革。原因很简单:拥有更细更全的信息有利于做出更好的管理决定,有利于提高效率并获得更高的利润。

  当这些信息应用在烟草农业上时,使用大数据和数据分析进行生产,就是众所周知的精细农业。事实证明,与农场主有很大关联的首批数据流是GPS卫星数据。GPS卫星数据有助于农场主实现烟叶种植排成排、行成行,达到近乎完美的笔直状态,进而提高肥料的有效利用率,同时还可以实现拖拉机等生产设备操作过程的自动化,这些工作以往是完全依赖人力的。

  谈到精细农业时,北卡罗来纳州州立大学生物和农业工程专业教授盖瑞•罗伯逊说:“我认为使用无人飞行器最大的好处之一,就是快速高效地收集烟田作物的生长状态等信息,然后短时间里做出管理处置的决定。”

  无人飞行器携带摄像设备具有的高空摄像功能,能够在很多方面帮助到农场主。当烟田发生病虫害时,农作物通常的反光情况会有所不同。使用无人飞行器在烟田上空飞行,查看烟田不同位置的光反射情况,种植人员将会获悉农作物遭受疾病情况以及所处位置的整体情况。

  检查植被覆盖情况。通过比较一段时间里植被覆盖层,农场主能够描绘出作物的生长速度和检查施肥的效果。当然,可能会存在不能准确分辨出杂草与农作物的情况。对此,在当季生产之初,通过使用无人飞行器成像,来寻找杂乱无章的植物覆盖层,就能够辨别出杂草区和农作物区。

  使用无人机有助于精准喷洒农药。比如,如果高空成像判断出喷洒杀菌剂后,已经控制住了大部分烟田疾病,但是针对某片烟田病虫害仍然较重的情况,烟农就可将无人飞行器飞到这些区域再次喷洒农药,这样既能精准施药又能节约成本。随着分析高空成像信息能力的不断提高,一些害虫和病原体在作物生长之初就可能被发现,在传染给其他作物之前,就会被处理掉。

  用无人飞行器高空成像功能所获得的丰富信息,将被整合到相应的管理软件中。罗伯逊说:“收集数据不仅仅是捕捉、获取信息,而是要把这些信息与现有的专业知识做关联性处理。那么,该怎么做呢?我们用地理信息系统软件进行处理,寻找数据信息的规律,帮助农场主及时做出正确的决定。”

  当然,高空成像对农场主来说也不是什么新鲜的事物。但是,无人飞行器确实在三个方面做出了巨大的改进和提高——转向时间、成像频率和使用价格。

  罗伯逊说:“如果你依赖卫星成像,你将会遇到转向方面的问题;如果你雇人驾驶飞机来飞越农场,你不得不听从他的时间安排。而无人飞行器可以让农场主在早上进行发射,专门收集他们想要查看的那块烟田的信息,仅仅几个小时就可获得想要的信息,随后做出管理处置决定,当天下午就可以实施决定。”

  同时,无人飞行器是一次性投资,具有最小的经常性成本,在整个烟草种植季能够多频次进行空中成像,即使每天进行飞行拍摄都没有问题。另外,还能在无人机上装载激光雷达、热成像和多频谱感应器,获取各种各样的植被指数。

  无人机商业使用法律体制有待健全

  无人飞行器技术和性能正以惊人的速度突飞猛进,市场也处在急速发展之中。有些滞后的是,美国监督无人飞行器使用的法律不够健全。

  罗伯逊说:“如今,一个农场的种植人员可以去购买任何一款无人飞行器,只要他符合飞行器爱好者的规定就行。一般要求,飞行器大约可以飞行8000米,重量不超过25千克,飞行高度低于122米,而且始终在操控人员的视野之中。如果他拥有或是租借一块农场,就能合法地在其上空飞行和拍照。无人机拍照并不违法,然而图像如果用于商业目的就违法了。”

  无人飞行器属于美国联邦航空管理局的监管。联邦航空管理局也出台法规,同意免除商用无人飞行器使用税费,全国有数个农场服务机构都被免除了使用税费,能够合法地使用无人飞行器用于农场的业务运作。

  早在联邦航空管理局出台规定前,美国几个州已经通过了立法,在州与州接壤之处管控无人飞行器的使用,尽管这些法律在范围和内容上存在很大差异。这些州的法律其中很多被认为是权宜之计,因为只有联邦航空管理局对美国领空才具有广泛的管控权利。

  尽管无人机商业使用的法律规定仍模糊不清,然而并不影响人们使用。罗伯逊说:“对于农作物咨询、农场服务的提供者和设备交易商来说这是个巨大的机会,可以向农场主提供无人飞行器。但是,也有些农场主希望自己操控无人机,完全控制农场情况、掌握数据信息。对整个飞行器行业来说,这是个巨大的机会,但目前仍然存在着很多挑战。”

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