無人機遙感監(jiān)測四大問題與展望
目前，利用無人機遙感監(jiān)測病蟲害危害的相關研究，與應用還處于初級階段，在無人機飛行平臺和機載傳感器的研發(fā)、應用和管理方面，及遙感監(jiān)測病蟲害危害數(shù)據(jù)的獲取、處理和應用等方面，都有極大的提升空間，需要不斷完善應用功能。
一、無人機性能亟待優(yōu)化
針對遙感監(jiān)測所使用的無人機飛行平臺，主要存在穩(wěn)定性不足、續(xù)航時間較短、易受外界干擾和載荷不足等問題。需要進一步開發(fā)穩(wěn)定性強、續(xù)航時間長和載荷大的無人機飛行平臺。對于無人機機載傳感器，為滿足不同的遙感監(jiān)測任務需求，無人機可以搭載相應的傳感器。然而，現(xiàn)有的無人機機載傳感器無法完全適應復雜的外部環(huán)境，所獲取的作物病蟲害危害數(shù)據(jù)質(zhì)量往往由于環(huán)境的不同而存在差異，并且由于無人機平臺載荷不足，往往搭載傳感器的重量和數(shù)量等有限。因此，研發(fā)低成本、輕量化和模塊化以及實用性更強的機載傳感器具有重要意義。
在使用無人機遙感監(jiān)測作物病蟲害危害時，為實現(xiàn)精準、經(jīng)濟、普適等目的需要綜合考慮飛行的任務、環(huán)境、天氣等因素，從而選擇合適的無人機飛行平臺和搭載的傳感器。特別地，在提高遙感監(jiān)測任務的無人機自身安全性的基礎上，還需進一步完善與遵循空中交通管理機制，實行無人機空域管理以實現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃，合理、充分、有效利用。同時，對于無人機操作人員需要具備安全飛行意識，遵守當?shù)胤煞ㄒ?guī)，選擇安全的飛行環(huán)境，預防無人機潛在危險等。
二、遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取困難
無人機遙感監(jiān)測作物病蟲害危害容易受大風、陰雨等惡劣天氣影響，同時采集數(shù)據(jù)時對太陽光照有較高的要求。大部分無人機飛行任務的操作較復雜且過度依賴于人工設置，制約了其在作物病蟲害危害遙感監(jiān)測中的廣泛應用。當前研究已逐漸從單塊單次作物遙感監(jiān)測變?yōu)槎鄩K多次的連續(xù)監(jiān)測，而這加大了遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取的任務工作量，同時為監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取與處理帶來挑戰(zhàn)。
另外，在開展無人機遙感監(jiān)測作物病蟲害危害研究時，實驗人員通常需要自行攜帶輻射校正板等校正設備以便后續(xù)校正操作后獲得反射率值等數(shù)據(jù)。此外，過去大部分研究使用單一來源的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，難以全面反映整體信息。隨著傳感器的輕型化和無人機載荷及續(xù)航時間的增加，已逐步實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)同步遙感監(jiān)測作物病蟲害危害信息。未來，如何獲取更多的遙感監(jiān)測信息仍然需要深入研究，如獲取空間結構數(shù)據(jù)與光譜成像對應數(shù)據(jù)、光譜數(shù)據(jù)與相應的環(huán)境數(shù)據(jù)，以及空天地(衛(wèi)星、無人機和地面)一體化立體監(jiān)測數(shù)據(jù)等。值得一提的是，越來越多開源的更大型、更多元、覆蓋更廣的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)平臺等正在不斷涌現(xiàn)，將為相關研究與應用提供數(shù)據(jù)基礎。
三、監(jiān)測數(shù)據(jù)處理復雜
通常研究與應用人員，需要設計開發(fā)相應算法或使用相關軟件，實現(xiàn)對無人機遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)的拼接、解析和生成處方圖等操作，其中部分算法和特定軟件針對特定應用而開發(fā)。隨著利用無人機遙感監(jiān)測作物病蟲害危害時間增加，以及空間和光譜分辨率提高，需要解決無人機遙感監(jiān)測獲取的海量數(shù)據(jù)的處理問題。滯后的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)解譯將無法及時指導病蟲害的防治，導致無法實現(xiàn)病蟲害快速、精準、高效防治。特別地，為實現(xiàn)時空實時感知、周期實時監(jiān)測、要素實時評估，當前利用空天地一體化立體監(jiān)測技術，開展作物病蟲害危害監(jiān)測的綜合研究，與應用較少，且具有巨大潛力。
未來，需不斷完善數(shù)據(jù)處理方法，應設計開發(fā)出適用性更強、適用面更廣的數(shù)據(jù)處理算法或軟件以提高數(shù)據(jù)處理的準確性。利用更多元的監(jiān)測數(shù)據(jù)提取更全面綜合的作物病蟲害危害特征?？s短數(shù)據(jù)處理時間，使用基于5G通訊網(wǎng)絡和邊緣計算設備以解決數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)及時處理的問題，更加及時、精準地監(jiān)測病蟲害發(fā)生和危害程度。
四、遙感監(jiān)測結果使用局限
由于存在作物的物候階段、種植區(qū)域與類型、生育期、病蟲害危害的監(jiān)測時間、氣候變化等影響，目前大部分算法或模型僅適用于對應研究，而無法具備穩(wěn)定性、普適性和通用性，往往由于時間和空間的局限性而嚴重制約其大面積應用與推廣。例如，在單次的無人機遙感監(jiān)測病蟲害危害中實現(xiàn)很高的識別率，但并不能保證在其他時刻通過無人機獲取的遙感監(jiān)測病蟲害危害數(shù)據(jù)，能得到同樣的識別率。
因此，未來需要對作物病蟲害危害狀態(tài)進行持續(xù)監(jiān)測，總結各種作物病蟲害危害的類型和數(shù)據(jù)特征，深化對無人機遙感監(jiān)測作物病蟲害危害數(shù)據(jù)的認識。通過建立適用性更強的無人機遙感監(jiān)測作物病蟲害危害算法或模型，從而構建無人機遙感監(jiān)測作物病蟲害危害的方法庫以推動病蟲害遙感監(jiān)測領域的發(fā)展。
