国际视野|看“无人机+AI” 如何推动美国艾奥瓦州精准农业
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近年来，无人机被广泛用于农业领域，并以此来监测、控制和提高作物的整体生长率，这是所谓精准农业的一部分。携带光学、热学和激光扫描有效载荷的无人机会收集一些的关于田间状况和生长速率的信息。然后将信息输入各种分析工具。随着时间的推移，出现了一幅显示农作物健康状况的画面。这使农民能够产生一种较为科学的配方，用于在一年中的不同时间喷洒营养物质和减少杂草的化学品。这是为每个成长区域量身定制的“处方”。在作物生长周期中，持续的使用无人机监测农作物生长条件的影响因素和和不同治疗方案的有效性，可以为研究人员提供更多的反馈，从而进一步改善作物的健康状况。
图1：借助配备有特殊多光谱摄像机的无人机，人们能够获得所分析植被健康状况的精确地图，从而优化灌溉，修剪，施肥和收获等活动
（图片来源：www.workonfly.it）
大多数农业无人机依靠多光谱成像来发现作物健康的问题。具体来说，他们观察作物反射的可见光（VIS）和近红外（NIR）光随时间的变化。这些由无人机拍摄的图像可以检测植物的健康状况，因为植物会反射不同数量的可见绿色和近红外光（具体取决于它们的健康程度）。通过测量作物反射的可见光和近红外光的变化，研究人员可以发现潜在的健康问题。为了监视植物健康随时间的变化，需要对无人机图像进行处理，以计算出称为NDVI（归一化植被指数）或其他指数（例如：CWSI（作物水分胁迫指数）或CCCI（冠层叶绿素浓度指数）等）。
本月17号，美国四家领先的农业技术（Ag Tech）公司宣布了他们在美国的一项最新试验结果——利用AI+无人机以升级艾奥瓦州（也称：爱荷华州）的农业。他们通过使用基于无人机的技术来诊断田间问题，并寻找解决方案，提供有针对性的治疗，以及验证了一个有效的端到端系统。其中涉及的公司包括Taranis，一个领先的精确农业信息平台，利用航空图像和人工智能对农作物进行监测和分析；北美植物生物制剂公司Phytobiotics，一家位于北卡罗来纳州卡里的植物功能产品公司；土壤健康公司Continuum Ag；还有总部位于中西部的无人机喷洒公司Rantizo。
图2：Taranis结合了从卫星图像到飞机图像再到无人机叶级图像等3个不同级别的野外图像，并且正在使用AI深度学习技术来识别作物健康问题
（图片来源：Taranis）
该试验在艾奥瓦州（也称：爱荷华州）安斯沃思附近Continuum Ag公司的50×250英尺的大豆田中进行。Taranis使用公司专有的“AI2”技术对农田进行了亚毫米分辨率的扫描，图像分辨率精度高达每像素0.3-0.5mm，这使得Taranis可以捕获叶片级图像（甚至可以识别捕获到叶片上的单个昆虫）。并使用基于人工智能的自动化系统成功地识别了每一片叶子的营养状况。Taranis通过其“前向运动补偿”硬件技术实现了这一目标，该技术使飞机可以在低海拔拍摄聚焦图像而不会出现运动模糊。
在Taranis公司认为缺乏营养的地块上，植物抗生素可以在Taranis平台上产生有针对性的干预/解决方案，并通过Shapefile将其导出，以部署在Rantizo的喷雾无人机上。他们在两个试验地块上分别应用了三种不同的处理方法。相邻的未处理条用作对照检查。与未处理的相邻条带相比，大豆的产量增加了2.6％，每英亩的产量为1.51蒲式耳。
图3：（图片来源：Taranis）
迄今为止，无人机在农场上的主要用途包括监测作物的生长和健康状况，分析田野，评估牲畜的健康状况以及确定需要特别注意的区域，例如施氮或施肥。无人机还可以提供客观的记录，记录生长季节内和生长季节之间的时间变化，以便进行长期观察，例如农作物对冰雹危害的反应，覆盖作物对土壤和经济作物的影响以及土壤传播疾病的空间进程或抗除草剂的杂草。农民在季节结束时也会使用无人机数据来制作产量图。而精准农业的核心任务之一就是精确地将农产品应用于需要的地方，以降低投入成本并提高产量。这次试验结果数据表明了试验的成功，也验证了AI增在逐步为农业领域带来一场变革。
在国内今年的2019科技创新者大会上，大疆农业传播总监也表示，“AI+无人机”是中国农业的进化之路。如今AI已经慢慢应用到了中国农业的各个环节上，这些技术的应用，让中国农业迎来了一条新的产业的进化，旧的价值链条正在被打破，新的价值链条则在慢慢构建。将这条技术融入到我们无人机的平台之中，将可以帮助中国农业领域人员去探索更高的生产力。
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