Rezumat: Această lucrare explorează profund aplicarea largă a tehnologiei de imagistică hiperspectrală în domeniul agriculturii. Se elaborează pe rolul său important în monitorizarea culturilor, analiza solului și testarea calității produselor agricole, analizează avantajele și provocările acestei tehnologii și așteaptă cu nerăbdare perspectivele sale viitoare de dezvoltare.
I. Introducere
Agricultura, ca industrie de bază a economiei naționale, este crucială pentru asigurarea securității alimentare și promovarea dezvoltării economice. Odată cu avansarea continuă a științei și tehnologiei, tehnologia imagistică hiperspectrală a adus noi oportunități de dezvoltare în domeniul agricol cu avantajele sale unice. Imaginile hiperspectrale pot oferi informații spectrale bogate și informații spațiale, oferind un suport tehnic puternic pentru realizarea agriculturii de precizie.
Ii. Prezentare generală a tehnologiei imagistice hiperspectrale
(I) Principiul
Imaginile hiperspectrale sunt compuse dintr-o serie de imagini continue cu bandă îngustă. Prin măsurarea reflecției, a radiațiilor și a altor caracteristici ale obiectului țintă la diferite lungimi de undă, se obține curba caracteristică spectrală a țintei. Aceste curbe caracteristice spectrale reflectă caracteristicile fizice, chimice și alte caracteristici ale țintei și pot fi utilizate pentru identificarea și clasificarea țintei.
(Ii) Caracteristici
Rezoluție spectrală ridicată: poate distinge diferențele spectrale minuscule și poate face distincții fine între culturi și componente ale solului în diferite stări de creștere.
Informații cu mai multe benzi: conține un număr mare de benzi și poate obține pe deplin informațiile spectrale ale țintei.
Combinarea informațiilor spațiale cu informațiile spectrale: nu numai că se poate determina locația țintei, dar și caracteristicile sale intrinseci pot fi profund înțelese.
Măsurarea fără contact: monitorizarea poate fi efectuată fără a afecta creșterea culturilor.
Iii. Aplicarea imaginilor hiperspectrale în agricultură
(I) Monitorizarea culturilor
Monitorizarea stării de creștere: Analizând caracteristicile spectrale ale culturilor, creșterea culturilor poate fi monitorizată în timp real, cum ar fi indicele zonei frunzelor, biomasă, etc. De exemplu, în diferite stadii de creștere, curba spectrală a culturilor se va schimba, iar aceste schimbări se va schimba poate fi utilizat pentru a judeca starea de sănătate și progresul creșterii culturilor.
Detectarea dăunătorilor și a bolilor: dăunătorii și bolile pot provoca modificări ale caracteristicilor spectrale ale culturilor. Tehnologia de imagistică hiperspectrală poate detecta rapid și precisă zona de apariție și severitatea dăunătorilor și bolilor. Luați măsuri preventive la timp pentru a reduce pierderile.
Monitorizarea stresului apei: Lipsa de apă va afecta starea fiziologică a culturilor, schimbându -și astfel caracteristicile spectrale. Imaginile hiperspectrale pot fi utilizate pentru a monitoriza starea de umiditate a culturilor și pentru a oferi o bază pentru irigarea rezonabilă.
(Ii) Analiza solului
Detectarea componentelor: Conținutul de materie organică, azot, fosfor, potasiu și alți nutrienți din sol poate fi analizat pentru a oferi suport pentru date pentru evaluarea fertilității solului și fertilizarea de precizie.
Analiza texturii: Caracteristicile spectrale pot fi utilizate pentru a determina tipul de textură de sol, cum ar fi solul nisipos, loam, argilă etc., oferind o referință pentru îmbunătățirea solului în producția agricolă.
Detectarea poluării: poate detecta poluanți, cum ar fi metale grele și reziduuri de pesticide din sol, oferind mijloace tehnice pentru protecția mediului solului.
(Iii) Detectarea calității produselor agricole
Judecarea maturității: Produsele agricole de maturitate diferită au caracteristici spectrale diferite. Tehnologia de imagistică hiperspectrală poate judeca cu exactitate maturitatea produselor agricole și poate oferi o bază pentru alegerea în timp util.
Gradarea calității: Calitatea produselor agricole poate fi clasificată, cum ar fi dulceața, aciditatea, duritatea și alți indicatori de fructe, pentru a crește valoarea adăugată a produselor agricole.
Identificarea autenticității: Pentru unele produse agricole prețioase, cum ar fi materialele medicinale chinezești, tehnologia de imagistică hiperspectrală poate fi utilizată pentru identificarea autenticității pentru a proteja drepturile și interesele consumatorilor.
Iv. Avantaje și provocări ale aplicării tehnologiei de imagistică hiperspectrală în domeniul agricol
(I) Avantaje
Precizie ridicată: poate oferi informații bogate și poate realiza o monitorizare și analiză exactă a obiectivelor agricole.
Eficiență ridicată: poate obține rapid informații agricole pe o suprafață mare și poate îmbunătăți eficiența managementului producției agricole.
Testare nedistructivă: metodă de măsurare fără contact, care nu va provoca deteriorare culturilor și solului.
(Ii) provocări
Prelucrarea complexă a datelor: imaginile hiperspectrale au o cantitate mare de date și sunt dificil de procesat, necesitând software și algoritmi profesioniști.
Cost ridicat: echipamentul de imagistică hiperspectrală este scump, ceea ce limitează aplicarea sa largă în domeniul agricol.
Probleme de adaptare a mediului: în diferite condiții de mediu, cum ar fi iluminatul și climatul, calitatea imaginilor hiperspectrale poate fi afectată.
V. Perspective de dezvoltare viitoare
Progresul tehnologic continuu: odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei senzorilor, algoritmii de prelucrare a datelor, etc.
Reducerea costurilor: Odată cu popularizarea tehnologiei și intensificarea concurenței pe piață, prețul echipamentelor de imagistică hiperspectrală este de așteptat să scadă treptat, ceea ce o face mai utilizată pe scară largă în domeniul agricol.
Integrare multi-tehnologie: combinați tehnologia de imagistică hiperspectrală cu alte tehnologii avansate, cum ar fi tehnologia dronei și tehnologia Internet of Things, pentru a obține un management mai inteligent de producție agricolă.
Extinderea câmpului de aplicații: Pe lângă câmpurile actuale de aplicații, tehnologia imagistică hiperspectrală va juca, de asemenea, un rol important în asigurările agricole, evaluarea resurselor agricole și alte domenii.
VI Concluzie
Tehnologia de imagistică hiperspectrală are perspective largi de aplicare în domeniul agricol. Oferă mijloace precise și eficiente pentru monitorizarea culturilor, analiza solului și testarea calității produselor agricole. Deși există încă unele provocări, odată cu avansarea continuă a tehnologiei și reducerea costurilor, tehnologia imagistică hiperspectrală va juca un rol din ce în ce mai important în domeniul agricol și va aduce contribuții mai mari la promovarea modernizării agricole.
