無人機遙感技術在農田灌溉管理中的應用

3.1   農田墑情監(jiān)測

3.1.1 遙感圖像采集與處理

農田灌溉管理工作中無人機遙感技術圖像采集與處理環(huán)節(jié)發(fā)揮著核心作用。使用攜帶多光譜傳感器無人機能夠在作物生長關鍵時期飛過農田并拍攝地表高分辨率影像。這些影像經實時傳送至處理中心后即啟動資料處理過程。利用專業(yè)遙感圖像處理軟件對原始圖像進行地理位置偏差糾正、大氣影響消除和合成增強等處理，以產生能準確反映農田真實情況的影像。

3.1.2 農田墑情分析

遙感圖像處理工作結束之后，下一步就是農田墑情分析工作，這對于灌溉管理來說必不可少。所使用無人機圖像可揭示土壤濕度空間分布特征，對灌溉時機判斷和灌溉需求量化具有重要意義。墑情是指土壤濕潤狀況與作物吸水能力及灌溉水利用效率有直接聯(lián)系。對無人機遙感數(shù)據(jù)進行解析，聊城技術人員可以對不同農田區(qū)塊水分虧缺程度進行評價，采用植被指數(shù)和土壤濕度指數(shù)這兩個遙感指標定量地分析墑情[3]。

3.2   灌溉方案制定與優(yōu)化

3.2.1 灌溉需求分析

在灌溉管理的過程中，對灌溉需求進行精確分析是確保水資源得到合理利用的前提。在聊城地區(qū)，這一分析工作通常以無人機遙感技術所提供的數(shù)據(jù)為基礎。該技術捕獲的高清圖像和多光譜數(shù)據(jù)為理解作物的水分利用狀況和土壤的濕度條件提供了直觀依據(jù)。通過對這些數(shù)據(jù)進行深入分析，可以判斷出各個生長階段作物對水的需求量，以及不同地塊之間的水分差異。

3.2.2 灌溉方案制定

灌溉方案的擬定是一項復雜決策過程，需考慮農田墑情監(jiān)測結果、灌溉需求分析和可利用水資源狀況等因素。在聊城這一進程受到無人機遙感技術強有力的支持。經過數(shù)據(jù)分析，農田管理者可根據(jù)農作物實際需要確定灌溉頻率、時間和數(shù)量。編制灌溉方案既要達到作物生長所需的最佳水分，又要追求水資源最佳經濟效益。

3.3   灌溉效果評估

3.3.1 遙感圖像對比分析

評價灌溉效果時，遙感圖像對比分析為其核心方法。假設某研究無人機灌溉前和灌溉后多次飛行同一個農田區(qū)塊并拍攝一組時間序列影像。這些影像經過具體遙感軟件進行處理，揭示了灌溉前后作物生長情況，土壤濕潤度以及植被覆蓋度等指標的變化規(guī)律。通過植被指數(shù)，如歸一化植被指數(shù)（NDVI），可以比較分析灌溉前后的差異。以東昌府區(qū)為例進行了具體試驗，從灌溉前和灌溉后NDVI值變化可見灌溉促進作物生長作用。如假定灌溉前平均NDVI為0.4,而灌溉后上升至0.6,說明植被健康狀況得到明顯改善。同時通過比較分析也可以確定灌溉均勻性，也就是有些地區(qū)可能會因為灌溉不充分或者過多表現(xiàn)出與周邊地區(qū)明顯不同的NDVI。

3.3.2 灌溉效果評估指標

評估灌溉效果的指標多種多樣，包括農作物產量、水分利用效率、土壤濕度變化等。在實際評估中，這些指標被用來量化灌溉方案的成效。例如，一個假設的試驗數(shù)據(jù)可能顯示，在實施精確灌溉方案后，某農田的作物產量從每公頃3000 kg提升到3500 kg。水分利用效率可以通過灌溉水量與作物產量的比值評定，也許從0.8 kg/m3提高到1.0 kg/m3。土壤濕度的變化同樣重要，它直接影響作物的吸水能力。在聊城的評估中，可能利用地下水傳感器的數(shù)據(jù)，結合遙感圖像分析，在灌溉前后對土壤濕度進行了測量，發(fā)現(xiàn)土壤濕度在灌溉后維持在理想范圍內的時間明顯增長，這表明灌溉的時效性和有效性得到了提升。

結語

無人機遙感技術為聊城地區(qū)的農田灌溉管理帶來了革命性的變革。通過高效的墑情監(jiān)測、科學的灌溉方案制定及準確的灌溉效果評估，無人機遙感技術不僅大幅提升了水資源的利用效率，而且對保障糧食安全、促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。未來，隨著技術的不斷進步和應用的不斷擴展，無人機遙感技術在農田灌溉管理以及更廣泛的農業(yè)領域中將扮演更加關鍵的角色。