Sammanfattning: Detta dokument undersöker djupt den breda tillämpningen av hyperspektral avbildningsteknik inom jordbruksområdet. Den utarbetar sin viktiga roll i grödorövervakning, markanalys och testning av jordbruksproduktkvalitet, analyserar fördelarna och utmaningarna med denna teknik och ser fram emot dess framtida utvecklingsutsikter.

I. Introduktion

Jordbruket, som en grundläggande industri i den nationella ekonomin, är avgörande för att säkerställa livsmedelssäkerhet och främja ekonomisk utveckling. Med det kontinuerliga utvecklingen av vetenskap och teknik har hyperspektral avbildningsteknik lett till att jordbruksområdet har gett nya utvecklingar med sina unika fördelar. Hyperspektrala bilder kan ge rik spektralinformation och rumslig information, vilket ger starkt tekniskt stöd för förverkligandet av precisionslantbruk.

Ii. Översikt över hyperspektral bildteknologi

(I) Princip

Hyperspektrala bilder består av en serie kontinuerliga smala bandbilder. Genom att mäta reflektion, strålning och andra egenskaper hos målobjektet vid olika våglängder erhålls den spektrala karakteristiska kurvan för målet. Dessa spektrala karakteristiska kurvor återspeglar de fysiska, kemiska och andra egenskaperna hos målet och kan användas för målidentifiering och klassificering.

(Ii) funktioner

Hög spektral upplösning: Den kan skilja små spektrala skillnader och göra fina skillnader mellan grödor och markkomponenter i olika tillväxttillstånd.

Multibandsinformation: Den innehåller ett stort antal band och kan fullt ut få den spektrala informationen om målet.

Att kombinera rumslig information med spektral information: inte bara kan platsen för målet bestämmas, utan också dess inneboende egenskaper kan förstås djupt.

Mätning av icke-kontakt: Övervakning kan utföras utan att påverka grödan.

Iii. Tillämpning av hyperspektrala bilder i jordbruket

(I) grödorövervakning

Övervakning av tillväxtstatus: Genom att analysera de spektrala egenskaperna hos grödor kan grödtillväxt övervakas i realtid, såsom bladområdeindex, biomassa, etc. Till exempel, i olika tillväxtstadier, kommer spektralturvan för grödor att förändras, och dessa förändringar kommer att förändras, och dessa förändringar kommer att förändras, kan användas för att bedöma grödornas hälsostatus och tillväxt.

Skadedjur och sjukdomsdetektering: Skadedjur och sjukdomar kan orsaka förändringar i de spektrala egenskaperna hos grödor. Hyperspektral avbildningsteknologi kan snabbt och exakt upptäcka förekomstområdet och svårighetsgraden av skadedjur och sjukdomar. Vidta förebyggande åtgärder i tid för att minska förlusterna.

Vattenstressövervakning: Vattenbrist kommer att påverka det fysiologiska tillståndet för grödor och därmed ändra deras spektrala egenskaper. Hyperspektrala bilder kan användas för att övervaka grödans fuktstatus och utgöra en grund för rimlig bevattning.

(Ii) Jordanalys

Komponentdetektering: Innehållet i organiskt material, kväve, fosfor, kalium och andra näringsämnen i jorden kan analyseras för att ge datastöd för jordens fertilitetsbedömning och precisionsbefruktning.

Texturanalys: De spektrala egenskaperna kan användas för att bestämma strukturen av jord, såsom sandjord, ler, lera, etc., vilket ger en referens för markförbättring i jordbruksproduktionen.

Föroreningsdetektering: Det kan upptäcka föroreningar som tungmetaller och bekämpningsmedel i jorden, vilket ger tekniska medel för markmiljöskydd.

(Iii) Jordbruksproduktkvalitetsdetektering

Mognadsbedömning: Jordbruksprodukter med olika mognad har olika spektrala egenskaper. Hyperspektral avbildningsteknik kan exakt bedöma mognaden för jordbruksprodukter och utgöra en grund för snabb plockning.

Kvalitetsgradering: Kvaliteten på jordbruksprodukter kan betygsättas, såsom sötma, surhet, hårdhet och andra indikatorer på frukt, för att öka mervärdet av jordbruksprodukter.

Autenticitet Identifiering: För vissa värdefulla jordbruksprodukter, såsom kinesiska medicinska material, kan hyperspektral avbildningsteknologi användas för autenticitetsidentifiering för att skydda konsumenternas rättigheter och intressen.

​

Iv. Fördelar och utmaningar med tillämpningen av hyperspektral avbildningsteknik inom jordbruksområdet

(I) fördelar

Hög noggrannhet: Det kan ge rik information och realisera exakt övervakning och analys av jordbruksmål.

Hög effektivitet: Det kan snabbt få jordbruksinformation över ett stort område och förbättra effektiviteten i jordbruksproduktionshantering.

Icke-förstörande testning: Mätmetod för icke-kontakt, som inte kommer att orsaka skador på grödor och jord.

(Ii) Utmaningar

Komplex databehandling: Hyperspektrala bilder har en stor mängd data och är svåra att bearbeta, vilket kräver professionell programvara och algoritmer.

Hög kostnad: Hyperspektral avbildningsutrustning är dyr, vilket begränsar dess breda tillämpning inom jordbruksområdet.

Miljöanpassningsfrågor: Under olika miljöförhållanden som belysning och klimat kan kvaliteten på hyperspektrala bilder påverkas.

V. Framtida utvecklingsutsikter

Kontinuerlig teknisk framsteg: Med kontinuerlig utveckling av sensorteknologi, databehandlingsalgoritmer etc. kommer hyperspektral avbildningsteknik att bli mogenare och perfekt och dess prestanda kommer att fortsätta att förbättras.

Kostnadsminskning: Med populariseringen av teknik och intensifieringen av marknadskonkurrensen förväntas priset på hyperspektral avbildningsutrustning gradvis minska, vilket gör det mer allmänt använt inom jordbruksområdet.

Multiteknikintegration: Kombinera hyperspektral avbildningsteknik med annan avancerad teknik, såsom Drone Technology och Internet of Things-teknik, för att uppnå mer intelligent jordbruksproduktionshantering.

Applikationsfältutvidgning: Förutom de nuvarande applikationsfälten kommer hyperspektral avbildningsteknik också att spela en viktig roll i jordbruksförsäkring, jordbruksresursbedömning och andra områden.

Vi. Slutsats

Hyperspectral Imaging Technology har breda tillämpningsmöjligheter inom jordbruksområdet. Det ger exakta och effektiva medel för grödorövervakning, markanalys och testning av jordbruksproduktkvalitet. Även om det fortfarande finns några utmaningar, med kontinuerlig utveckling av teknik och minskningen av kostnaderna, kommer hyperspektral avbildningsteknik att spela en allt viktigare roll inom jordbruksområdet och ge större bidrag till att främja jordbruksmodernisering.