Abstrak: Makalah ini sangat mengeksplorasi aplikasi luas teknologi pencitraan hiperspektral di bidang pertanian. Ini menguraikan peran penting dalam pemantauan tanaman, analisis tanah, dan pengujian kualitas produk pertanian, menganalisis keuntungan dan tantangan teknologi ini, dan menantikan prospek pembangunannya di masa depan.
I. PENDAHULUAN
Pertanian, sebagai industri dasar ekonomi nasional, sangat penting untuk memastikan ketahanan pangan dan mempromosikan pembangunan ekonomi. Dengan kemajuan sains dan teknologi yang berkelanjutan, teknologi pencitraan hiperspektral telah membawa peluang pengembangan baru ke bidang pertanian dengan keunggulan uniknya. Gambar hiperspektral dapat memberikan informasi spektral yang kaya dan informasi spasial, memberikan dukungan teknis yang kuat untuk realisasi pertanian presisi.
Ii. Tinjauan Teknologi Pencitraan Hiperspektral
(I) Prinsip
Gambar hiperspektral terdiri dari serangkaian gambar pita sempit kontinu. Dengan mengukur refleksi, radiasi dan karakteristik lain dari objek target pada panjang gelombang yang berbeda, kurva karakteristik spektral target diperoleh. Kurva karakteristik spektral ini mencerminkan karakteristik fisik, kimia, dan lainnya dari target dan dapat digunakan untuk identifikasi dan klasifikasi target.
(Ii) fitur
Resolusi Spektral Tinggi: Ini dapat membedakan perbedaan spektral kecil dan membuat perbedaan yang baik antara tanaman dan komponen tanah di negara pertumbuhan yang berbeda.
Informasi multi-band: Ini berisi sejumlah besar pita dan dapat sepenuhnya mendapatkan informasi spektral target.
Menggabungkan informasi spasial dengan informasi spektral: tidak hanya lokasi target dapat ditentukan, tetapi juga karakteristik intrinsiknya dapat dipahami secara mendalam.
Pengukuran non-kontak: Pemantauan dapat dilakukan tanpa mempengaruhi pertumbuhan tanaman.
AKU AKU AKU. Penerapan gambar hiperspektral di pertanian
(I) Pemantauan tanaman
Pemantauan Status Pertumbuhan: Dengan menganalisis karakteristik spektral tanaman, pertumbuhan tanaman dapat dipantau secara real time, seperti indeks area daun, biomassa, dll. Misalnya, pada tahap pertumbuhan yang berbeda, kurva spektral tanaman akan berubah, dan perubahan ini dapat digunakan untuk menilai status kesehatan dan pertumbuhan pertumbuhan tanaman.
Deteksi hama dan penyakit: hama dan penyakit dapat menyebabkan perubahan karakteristik spektral tanaman. Teknologi pencitraan hiperspektral dapat dengan cepat dan akurat mendeteksi area kejadian dan tingkat keparahan hama dan penyakit. Ambil tindakan pencegahan dalam waktu untuk mengurangi kerugian.
Pemantauan tekanan air: Kekurangan air akan mempengaruhi keadaan fisiologis tanaman, sehingga mengubah karakteristik spektral mereka. Gambar hiperspektral dapat digunakan untuk memantau status kelembaban tanaman dan memberikan dasar untuk irigasi yang wajar.
(Ii) Analisis Tanah
Deteksi Komponen: Kandungan bahan organik, nitrogen, fosfor, kalium dan nutrisi lain di tanah dapat dianalisis untuk memberikan dukungan data untuk penilaian kesuburan tanah dan pemupukan presisi.
Analisis Tekstur: Karakteristik spektral dapat digunakan untuk menentukan jenis tekstur tanah, seperti tanah berpasir, lempung, tanah liat, dll., Memberikan referensi untuk peningkatan tanah dalam produksi pertanian.
Deteksi Polusi: Ini dapat mendeteksi polutan seperti logam berat dan residu pestisida di tanah, menyediakan sarana teknis untuk perlindungan lingkungan tanah.
(Iii) Deteksi Kualitas Produk Pertanian
Penilaian jatuh tempo: Produk pertanian dari kematangan yang berbeda memiliki karakteristik spektral yang berbeda. Teknologi pencitraan hiperspektral dapat secara akurat menilai kedewasaan produk pertanian dan memberikan dasar untuk memetik tepat waktu.
Penilaian Kualitas: Kualitas produk pertanian dapat dinilai, seperti rasa manis, keasaman, kekerasan dan indikator buah -buahan lainnya, untuk meningkatkan nilai tambah produk pertanian.
Identifikasi keaslian: Untuk beberapa produk pertanian yang berharga, seperti bahan obat Cina, teknologi pencitraan hiperspektral dapat digunakan untuk identifikasi keaslian untuk melindungi hak dan kepentingan konsumen.
Iv. Keuntungan dan Tantangan Penerapan Teknologi Pencitraan Hyperspektral di Bidang Pertanian
(I) Keuntungan
Akurasi Tinggi: Ini dapat memberikan informasi yang kaya dan mewujudkan pemantauan dan analisis tujuan pertanian yang akurat.
Efisiensi Tinggi: Dapat dengan cepat mendapatkan informasi pertanian di atas area yang luas dan meningkatkan efisiensi manajemen produksi pertanian.
Pengujian nondestruktif: Metode pengukuran non-kontak, yang tidak akan menyebabkan kerusakan tanaman dan tanah.
(Ii) Tantangan
Pemrosesan data yang kompleks: Gambar hiperspektral memiliki sejumlah besar data dan sulit diproses, membutuhkan perangkat lunak dan algoritma profesional.
Biaya Tinggi: Peralatan pencitraan hiperspektral mahal, yang membatasi aplikasi luas di bidang pertanian.
Masalah adaptasi lingkungan: Di bawah kondisi lingkungan yang berbeda seperti pencahayaan dan iklim, kualitas gambar hiperspektral dapat terpengaruh.
V. Prospek Pembangunan Masa Depan
Kemajuan Teknologi Berkelanjutan: Dengan pengembangan teknologi sensor yang berkelanjutan, algoritma pemrosesan data, dll., Teknologi pencitraan hiperspektral akan menjadi lebih matang dan sempurna, dan kinerjanya akan terus meningkat.
Pengurangan Biaya: Dengan mempopulerkan teknologi dan intensifikasi persaingan pasar, harga peralatan pencitraan hiperspektral diperkirakan akan berkurang secara bertahap, membuatnya lebih banyak digunakan di bidang pertanian.
Integrasi multi-teknologi: Menggabungkan teknologi pencitraan hiperspektral dengan teknologi canggih lainnya, seperti teknologi drone dan teknologi Internet of Things, untuk mencapai manajemen produksi pertanian yang lebih cerdas.
Ekspansi Lapangan Aplikasi: Selain bidang aplikasi saat ini, teknologi pencitraan hiperspektral juga akan memainkan peran penting dalam asuransi pertanian, penilaian sumber daya pertanian dan bidang lainnya.
Vi. Kesimpulan
Teknologi pencitraan hiperspektral memiliki prospek aplikasi yang luas di bidang pertanian. Ini memberikan cara yang akurat dan efisien untuk pemantauan tanaman, analisis tanah dan pengujian kualitas produk pertanian. Meskipun masih ada beberapa tantangan, dengan kemajuan teknologi yang berkelanjutan dan pengurangan biaya, teknologi pencitraan hiperspektral akan memainkan peran yang semakin penting dalam bidang pertanian dan memberikan kontribusi yang lebih besar untuk mempromosikan modernisasi pertanian.
