Resumo: Este artigo explora profundamente a ampla aplicação da tecnologia de imagem hiperespectral no campo da agricultura. Ele elabora seu importante papel no monitoramento das culturas, análise do solo e teste de qualidade de produto agrícola, analisa as vantagens e desafios dessa tecnologia e espera suas perspectivas futuras de desenvolvimento.
I. Introdução
A agricultura, como uma indústria básica da economia nacional, é crucial para garantir a segurança alimentar e promover o desenvolvimento econômico. Com o avanço contínuo da ciência e da tecnologia, a tecnologia de imagem hiperespectral trouxe novas oportunidades de desenvolvimento ao campo agrícola com suas vantagens únicas. As imagens hiperespectrais podem fornecer informações espectrais ricas e informações espaciais, fornecendo forte suporte técnico para a realização da agricultura de precisão.
Ii. Visão geral da tecnologia de imagem hiperespectral
(I) Princípio
As imagens hiperespectrais são compostas por uma série de imagens de banda estreita contínua. Ao medir a reflexão, radiação e outras características do objeto alvo em diferentes comprimentos de onda, a curva característica espectral do alvo é obtida. Essas curvas características espectrais refletem as características físicas, químicas e outras do alvo e podem ser usadas para identificação e classificação do alvo.
(Ii) Recursos
Alta resolução espectral: pode distinguir pequenas diferenças espectrais e fazer distinções finas entre culturas e componentes do solo em diferentes estados de crescimento.
Informações de várias bandas: ele contém um grande número de bandas e pode obter totalmente as informações espectrais do destino.
Combinando informações espaciais com informações espectrais: não apenas a localização do alvo pode ser determinada, mas também suas características intrínsecas podem ser profundamente compreendidas.
Medição sem contato: O monitoramento pode ser realizado sem afetar o crescimento da colheita.
Iii. Aplicação de imagens hiperespectrais na agricultura
(I) Monitoramento da colheita
Monitoramento do status de crescimento: Ao analisar as características espectrais das culturas, o crescimento das culturas pode ser monitorado em tempo real, como índice da área foliar, biomassa etc. Por exemplo, em diferentes estágios de crescimento, a curva espectral das culturas mudará, e essas mudanças pode ser usado para julgar o estado de saúde e o progresso do crescimento das culturas.
Detecção de pragas e doenças: pragas e doenças podem causar alterações nas características espectrais das culturas. A tecnologia de imagem hiperespectral pode detectar com rapidez e precisão a área de ocorrência e a gravidade de pragas e doenças. Tome medidas preventivas a tempo para reduzir as perdas.
Monitoramento do estresse hídrico: A escassez de água afetará o estado fisiológico das culturas, mudando assim suas características espectrais. As imagens hiperespectrais podem ser usadas para monitorar o status de umidade das culturas e fornecer uma base para irrigação razoável.
(Ii) Análise do solo
Detecção de componentes: o conteúdo de matéria orgânica, nitrogênio, fósforo, potássio e outros nutrientes no solo pode ser analisada para fornecer suporte de dados para avaliação da fertilidade do solo e fertilização de precisão.
Análise da textura: As características espectrais podem ser usadas para determinar o tipo de textura do solo, como solo arenoso, barro, argila etc., fornecendo uma referência para a melhoria do solo na produção agrícola.
Detecção de poluição: pode detectar poluentes, como metais pesados e resíduos de pesticidas no solo, fornecendo meios técnicos para a proteção ambiental do solo.
(Iii) Detecção de qualidade do produto agrícola
Julgamento da maturidade: os produtos agrícolas de diferentes maturidade têm características espectrais diferentes. A tecnologia de imagem hiperespectral pode julgar com precisão a maturidade dos produtos agrícolas e fornecer uma base para a escolha oportuna.
Classificação da qualidade: A qualidade dos produtos agrícolas pode ser classificada, como doçura, acidez, dureza e outros indicadores de frutas, para aumentar o valor agregado dos produtos agrícolas.
Identificação da autenticidade: Para alguns produtos agrícolas preciosos, como materiais medicinais chineses, a tecnologia de imagem hiperespectral pode ser usada para identificação de autenticidade para proteger os direitos e interesses dos consumidores.
4. Vantagens e desafios da aplicação da tecnologia de imagem hiperespectral no campo agrícola
(I) Vantagens
Alta precisão: pode fornecer informações ricas e obter monitoramento e análise precisos dos objetivos agrícolas.
Alta eficiência: pode obter rapidamente informações agrícolas em uma grande área e melhorar a eficiência do gerenciamento da produção agrícola.
Teste não destrutivo: método de medição sem contato, que não causará danos às culturas e ao solo.
(Ii) desafios
Processamento de dados complexos: as imagens hiperespectrais têm uma grande quantidade de dados e são difíceis de processar, exigindo software e algoritmos profissionais.
Alto custo: o equipamento de imagem hiperespectral é caro, o que limita sua ampla aplicação no campo agrícola.
Questões de adaptabilidade ambiental: Sob diferentes condições ambientais, como iluminação e clima, a qualidade das imagens hiperespectrais pode ser afetada.
V. perspectivas futuras de desenvolvimento
Progresso tecnológico contínuo: com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de sensores, algoritmos de processamento de dados, etc., a tecnologia de imagem hiperespectral se tornará mais madura e perfeita, e seu desempenho continuará a melhorar.
Redução de custos: Com a popularização da tecnologia e a intensificação da concorrência do mercado, o preço do equipamento de imagem hiperespectral deve diminuir gradualmente, tornando -o mais amplamente utilizado no campo agrícola.
Integração multitecnológica: Combine a tecnologia de imagem hiperespectral com outras tecnologias avançadas, como tecnologia de drones e tecnologia da Internet das Coisas, para obter um gerenciamento de produção agrícola mais inteligente.
Expansão do campo de aplicação: Além dos campos de aplicativos atuais, a tecnologia de imagem hiperespectral também desempenhará um papel importante no seguro agrícola, avaliação de recursos agrícolas e outros campos.
Vi. Conclusão
A tecnologia de imagem hiperespectral possui amplas perspectivas de aplicativos no campo agrícola. Ele fornece meios precisos e eficientes para monitoramento de culturas, análise do solo e teste de qualidade do produto agrícola. Embora ainda existam alguns desafios, com o avanço contínuo da tecnologia e a redução dos custos, a tecnologia de imagem hiperespectral desempenhará um papel cada vez mais importante no campo agrícola e fará maiores contribuições para a promoção da modernização agrícola.
