چکیده: در این مقاله به طور عمیق به بررسی کاربرد گسترده ای از فناوری تصویربرداری با ابر در حوزه کشاورزی می پردازد. این نقش مهم خود را در نظارت بر محصولات زراعی ، تجزیه و تحلیل خاک و تست کیفیت محصول کشاورزی توضیح می دهد ، مزایا و چالش های این فناوری را تجزیه و تحلیل می کند و منتظر چشم انداز توسعه آینده خود است.
I. مقدمه
کشاورزی ، به عنوان یک صنعت اساسی اقتصاد ملی ، برای اطمینان از امنیت غذایی و ترویج توسعه اقتصادی بسیار مهم است. با پیشرفت مستمر علم و فناوری ، فناوری تصویربرداری Hyperspectral فرصت های توسعه جدیدی را با مزایای منحصر به فرد خود به حوزه کشاورزی به ارمغان آورده است. تصاویر Hyperspectral می توانند اطلاعات طیفی غنی و اطلاعات مکانی را ارائه دهند و پشتیبانی فنی قوی برای تحقق کشاورزی دقیق ارائه می دهند.
ii. نمای کلی از فناوری تصویربرداری Hyperspectral
(من) اصل
تصاویر Hyperspectral از یک سری تصاویر باند باریک مداوم تشکیل شده است. با اندازه گیری بازتاب ، تابش و سایر خصوصیات شیء هدف در طول موج های مختلف ، منحنی مشخصه طیفی هدف به دست می آید. این منحنی های مشخصه طیفی منعکس کننده ویژگی های فیزیکی ، شیمیایی و سایر ویژگی های هدف هستند و می توانند برای شناسایی و طبقه بندی هدف مورد استفاده قرار گیرند.
(ب) ویژگی ها
وضوح طیفی بالا: این می تواند تفاوت های طیفی ریز را تشخیص داده و تفاوتهای خوبی بین محصولات زراعی و اجزای خاک در حالت های مختلف رشد ایجاد کند.
اطلاعات چند باند: شامل تعداد زیادی باند است و می تواند اطلاعات طیفی هدف را به طور کامل بدست آورد.
ترکیب اطلاعات مکانی با اطلاعات طیفی: نه تنها مکان هدف را می توان تعیین کرد ، بلکه ویژگی های ذاتی آن را نیز می توان عمیقاً درک کرد.
اندازه گیری غیر تماس: نظارت می تواند بدون تأثیرگذاری بر رشد محصول انجام شود.
iii استفاده از تصاویر Hyperspectral در کشاورزی
(i) نظارت بر محصول
نظارت بر وضعیت رشد: با تجزیه و تحلیل ویژگی های طیفی محصولات زراعی ، رشد محصول را می توان در زمان واقعی مانند شاخص سطح برگ ، زیست توده و غیره کنترل کرد. به عنوان مثال ، در مراحل مختلف رشد ، منحنی طیفی محصولات زراعی تغییر می کند و این تغییرات می تواند برای قضاوت در مورد وضعیت سلامت و پیشرفت رشد محصولات زراعی استفاده شود.
تشخیص آفات و بیماری: آفات و بیماری ها می توانند باعث تغییر در خصوصیات طیفی محصولات زراعی شوند. فناوری تصویربرداری Hyperspectral می تواند به سرعت و به طور دقیق منطقه وقوع و شدت آفات و بیماری ها را تشخیص دهد. برای کاهش تلفات به موقع اقدامات پیشگیرانه انجام دهید.
نظارت بر استرس آب: کمبود آب بر وضعیت فیزیولوژیکی محصولات زراعی تأثیر می گذارد و از این طریق ویژگی های طیفی آنها را تغییر می دهد. از تصاویر Hyperspectral می توان برای نظارت بر وضعیت رطوبت محصولات زراعی و فراهم کردن پایه ای برای آبیاری معقول استفاده کرد.
(ب) تجزیه و تحلیل خاک
تشخیص مؤلفه: محتوای ماده آلی ، نیتروژن ، فسفر ، پتاسیم و سایر مواد مغذی موجود در خاک قابل تجزیه و تحلیل برای ارائه پشتیبانی داده ها برای ارزیابی باروری خاک و لقاح دقیق است.
تجزیه و تحلیل بافت: از ویژگی های طیفی می توان برای تعیین نوع بافت خاک مانند خاک شنی ، لوم ، خاک رس و غیره استفاده کرد و مرجع برای بهبود خاک در تولید کشاورزی را فراهم کرد.
تشخیص آلودگی: این می تواند آلاینده هایی مانند فلزات سنگین و باقیمانده سموم دفع آفات را در خاک تشخیص دهد و وسایل فنی برای حفاظت از محیط زیست خاک را فراهم کند.
(iii) تشخیص کیفیت محصول کشاورزی
قضاوت بلوغ: محصولات کشاورزی بلوغ مختلف دارای ویژگی های طیفی متفاوتی هستند. فناوری تصویربرداری Hyperspectral می تواند به طور دقیق در مورد بلوغ محصولات کشاورزی قضاوت کند و پایه ای برای انتخاب به موقع فراهم کند.
درجه بندی کیفیت: برای افزایش ارزش افزوده محصولات کشاورزی ، می توان کیفیت محصولات کشاورزی مانند شیرینی ، اسیدیته ، سختی و سایر شاخص های میوه را درجه بندی کرد.
شناسایی اصالت: برای برخی از محصولات گرانبهای کشاورزی ، مانند مواد دارویی چینی ، می توان از فناوری تصویربرداری از سیستم برای شناسایی اصالت برای محافظت از حقوق و منافع مصرف کنندگان استفاده کرد.
IV مزایا و چالش های استفاده از فناوری تصویربرداری hyperspectral در زمینه کشاورزی
(i) مزایا
دقت بالا: این می تواند اطلاعات غنی را ارائه دهد و نظارت دقیق و تجزیه و تحلیل اهداف کشاورزی را تحقق بخشد.
راندمان بالا: این می تواند به سرعت اطلاعات کشاورزی را در یک منطقه بزرگ بدست آورد و کارایی مدیریت تولید کشاورزی را بهبود بخشد.
آزمایش غیر مخرب: روش اندازه گیری غیر تماس ، که باعث آسیب به محصولات زراعی و خاک نمی شود.
(ب) چالش ها
پردازش داده های پیچیده: تصاویر Hyperspectral مقدار زیادی از داده ها را دارند و پردازش آن دشوار است و به نرم افزار و الگوریتم های حرفه ای نیاز دارد.
هزینه بالا: تجهیزات تصویربرداری Hyperspectral گران است ، که کاربرد گسترده آن را در زمینه کشاورزی محدود می کند.
مسائل سازگاری با محیط زیست: در شرایط مختلف محیطی مانند روشنایی و آب و هوا ، کیفیت تصاویر ابرقات ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد.
V. چشم انداز توسعه آینده
پیشرفت مداوم تکنولوژیکی: با توسعه مداوم فناوری سنسور ، الگوریتم های پردازش داده ها و غیره ، فناوری تصویربرداری Hyperspectral بالغ تر و کامل تر می شود و عملکرد آن همچنان به پیشرفت ادامه می یابد.
کاهش هزینه: با محبوبیت فناوری و تشدید رقابت در بازار ، انتظار می رود که قیمت تجهیزات تصویربرداری ابرقات به تدریج کاهش یابد و این امر باعث استفاده گسترده تر در زمینه کشاورزی شود.
ادغام چند فناوری: ترکیبی از فناوری تصویربرداری Hyperspectral با سایر فن آوری های پیشرفته مانند فناوری پهپاد و فناوری اینترنت اشیاء ، برای دستیابی به مدیریت هوشمندتر تولید کشاورزی.
گسترش زمینه کاربرد: علاوه بر زمینه های کاربردی فعلی ، فناوری تصویربرداری Hyperspectral نیز نقش مهمی در بیمه کشاورزی ، ارزیابی منابع کشاورزی و سایر زمینه ها خواهد داشت.
vi پایان
فناوری تصویربرداری Hyperspectral چشم انداز کاربردهای گسترده ای در زمینه کشاورزی دارد. این وسیله دقیق و کارآمد برای نظارت بر محصول ، تجزیه و تحلیل خاک و آزمایش کیفیت محصولات کشاورزی فراهم می کند. اگرچه هنوز هم برخی از چالش ها وجود دارد ، اما با پیشرفت مداوم فناوری و کاهش هزینه ها ، فناوری تصویربرداری ابرقات نقش مهمی در زمینه کشاورزی بازی می کند و سهم بیشتری در ارتقاء نوسازی کشاورزی می کند.
