Özet: Bu makale, tarım alanında hiperspektral görüntüleme teknolojisinin geniş uygulamasını derinden araştırıyor. Mahsul izleme, toprak analizi ve tarımsal ürün kalitesi testlerindeki önemli rolü üzerinde durur, bu teknolojinin avantajlarını ve zorluklarını analiz eder ve gelecekteki kalkınma beklentilerini dört gözle beklemektedir.
I. Giriş
Ulusal ekonominin temel bir endüstrisi olan tarım, gıda güvenliğini sağlamak ve ekonomik kalkınmayı teşvik etmek için çok önemlidir. Bilim ve teknolojinin sürekli ilerlemesiyle, hiperspektral görüntüleme teknolojisi, benzersiz avantajlarıyla tarım alanına yeni kalkınma fırsatları getirmiştir. Hiperspektral görüntüler, hassas tarımın gerçekleştirilmesi için güçlü teknik destek sağlayarak zengin spektral bilgiler ve mekansal bilgi sağlayabilir.
İi. Hiperspektral görüntüleme teknolojisine genel bakış
(İ) İlke
Hiperspektral görüntüler bir dizi sürekli dar bant görüntüsünden oluşur. Hedef nesnenin farklı dalga boylarında yansımasını, radyasyonunu ve diğer özelliklerini ölçerek, hedefin spektral karakteristik eğrisi elde edilir. Bu spektral karakteristik eğriler, hedefin fiziksel, kimyasal ve diğer özelliklerini yansıtır ve hedef tanımlama ve sınıflandırma için kullanılabilir.
(İi) Özellikler
Yüksek spektral çözünürlük: Küçük spektral farklılıkları ayırt edebilir ve farklı büyüme durumlarında mahsuller ve toprak bileşenleri arasında ince ayrımlar yapabilir.
Çok bantlı bilgi: Çok sayıda bant içerir ve hedefin spektral bilgilerini tam olarak elde edebilir.
Mekansal bilgileri spektral bilgilerle birleştirmek: sadece hedefin yeri belirlenebilir, aynı zamanda içsel özellikleri de derinden anlaşılabilir.
Temassız ölçüm: İzleme, mahsul büyümesini etkilemeden gerçekleştirilebilir.
III. Tarımda hiperspektral görüntülerin uygulanması
(İ) Bitki izleme
Büyüme Durumu İzleme: Mahsullerin spektral özelliklerini analiz ederek, bitki artışı gerçek zamanlı olarak yaprak alanı indeksi, biyokütle vb. Gibi gerçek zamanlı olarak izlenebilir. ürünlerin sağlık durumunu ve büyüme ilerlemesini yargılamak için kullanılabilir.
Haşere ve hastalık tespiti: Haşere ve hastalıklar mahsullerin spektral özelliklerinde değişikliklere neden olabilir. Hiperspektral görüntüleme teknolojisi, zararlıların ve hastalıkların oluşum alanını ve şiddetini hızlı ve doğru bir şekilde tespit edebilir. Kayıpları azaltmak için önleyici önlemler zamanında alın.
Su Stresi İzleme: Su kıtlığı, mahsullerin fizyolojik durumunu etkileyecek ve böylece spektral özelliklerini değiştirecektir. Hiperspektral görüntüler, mahsullerin nem durumunu izlemek ve makul sulama için bir temel sağlamak için kullanılabilir.
(İi) Toprak analizi
Bileşen tespiti: Toprak verimliliği değerlendirmesi ve hassas gübreleme için veri desteği sağlamak için organik madde, azot, fosfor, potasyum ve diğer besinlerin içeriği analiz edilebilir.
Doku analizi: Spektral özellikler, tarımsal üretimde toprak iyileştirmesi için bir referans sağlayarak kumlu toprak, tın, kil vb. Gibi toprağın doku tipini belirlemek için kullanılabilir.
Kirlilik tespiti: Topraktaki ağır metaller ve pestisit kalıntıları gibi kirleticileri tespit edebilir ve toprak çevre koruması için teknik araçlar sağlar.
(İii) Tarımsal ürün kalitesi tespiti
Olgunluk Kararı: Farklı olgunluğa sahip tarım ürünleri farklı spektral özelliklere sahiptir. Hiperspektral görüntüleme teknolojisi, tarım ürünlerinin olgunluğunu doğru bir şekilde değerlendirebilir ve zamanında toplama için bir temel sağlayabilir.
Kalite derecelendirmesi: Tarım ürünlerinin katma değerini artırmak için tatlılık, asitlik, sertlik ve meyvelerin diğer göstergeleri gibi tarım ürünlerinin kalitesi derecelendirilebilir.
Özgünlük Tanımlama: Çin tıbbi malzemeleri gibi bazı değerli tarım ürünleri için, hiperspektral görüntüleme teknolojisi, tüketicilerin haklarını ve çıkarlarını korumak için özgünlük tanımlaması için kullanılabilir.
IV. Tarım alanında hiperspektral görüntüleme teknolojisinin uygulanmasının avantajları ve zorlukları
(İ) avantajlar
Yüksek doğruluk: Zengin bilgiler sağlayabilir ve tarımsal hedeflerin doğru izlenmesini ve analizini gerçekleştirebilir.
Yüksek verimlilik: Geniş bir alanda hızlı bir şekilde tarımsal bilgi elde edebilir ve tarımsal üretim yönetiminin verimliliğini artırabilir.
Tahribatsız test: Mahsul ve toprağa zarar vermeyecek temassız ölçüm yöntemi.
(İi) Zorluklar
Karmaşık veri işleme: Hiperspektral görüntülerin büyük miktarda verisi vardır ve işlenmesi zordur, profesyonel yazılım ve algoritmalar gerektirir.
Yüksek maliyet: Hiperspektral görüntüleme ekipmanı pahalıdır, bu da tarım alanındaki geniş uygulamasını sınırlar.
Çevresel uyarlanabilirlik sorunları: Aydınlatma ve iklim gibi farklı çevresel koşullar altında, hiperspektral görüntülerin kalitesi etkilenebilir.
V. Gelecekteki Gelişim Beklentileri
Sürekli Teknolojik İlerleme: Sensör teknolojisinin sürekli gelişimi, veri işleme algoritmaları vb. İle, hiperspektral görüntüleme teknolojisi daha olgun ve mükemmel hale gelecektir ve performansı gelişmeye devam edecektir.
Maliyet azaltma: Teknolojinin popülerleştirilmesi ve pazar rekabetinin yoğunlaşmasıyla, hiperspektral görüntüleme ekipmanının fiyatının yavaş yavaş azalması ve tarım alanında daha yaygın olarak kullanılmasını beklemektedir.
Çok teknoloji entegrasyonu: Daha akıllı tarımsal üretim yönetimi elde etmek için hiperspektral görüntüleme teknolojisini dron teknolojisi ve Nesnelerin İnterneti teknolojisi gibi diğer ileri teknolojilerle birleştirin.
Uygulama Alanı Genişlemesi: Mevcut uygulama alanlarına ek olarak, hiperspektral görüntüleme teknolojisi tarım sigortası, tarımsal kaynak değerlendirmesi ve diğer alanlarda da önemli bir rol oynayacaktır.
VI. Çözüm
Hiperspektral görüntüleme teknolojisi tarım alanında geniş uygulama beklentisine sahiptir. Mahsul izleme, toprak analizi ve tarımsal ürün kalitesi testi için doğru ve verimli araçlar sağlar. Her ne kadar teknolojinin sürekli ilerlemesi ve maliyetlerin azaltılması ile hala bazı zorluklar olmasına rağmen, hiperspektral görüntüleme teknolojisi tarım alanında giderek daha önemli bir rol oynayacak ve tarımsal modernleşmenin teşvik edilmesine daha fazla katkı sağlayacaktır.
