La tecnología de imágenes térmicas de drones se usa ampliamente en la agricultura moderna, especialmente en el monitoreo del estado de humedad de los cultivos. Esta tecnología ayuda a los agricultores a identificar los requisitos de humedad de los cultivos capturando la distribución de temperatura en la superficie del cultivo, logrando así un riego preciso y mejorando la eficiencia de utilización de recursos hídricos.
Principio técnico
1. Imágenes térmicas infrarrojas
La tecnología de imágenes térmicas infrarrojas es una tecnología que genera imágenes capturando la radiación infrarroja emitida por los objetos. Todos los objetos emiten radiación infrarroja, y su intensidad es proporcional a la temperatura del objeto. A través de imágenes térmicas infrarrojas, se pueden generar imágenes que reflejan la distribución de temperatura en la superficie de los cultivos. Estas imágenes pueden mostrar el estado de humedad de los cultivos, porque los cultivos con suficiente agua suelen ser más fríos, mientras que los cultivos con agua insuficiente son más calientes.
2. Índice de estrés hídrico de cultivo (CWSI)
El índice de estrés hídrico de cultivo (CWSI) es un indicador importante para medir el estado de humedad de los cultivos. La fórmula de cálculo de CWSI es:
\[
Cwsi=\\ frac {t _ c - t _ w} {t _ d - t _ w}
\]
Donde, \\ (t _ c \\) es la temperatura del dosel, \\ (t _ w \\) es la temperatura de la superficie de referencia de evaporación completa de tierra, \\ (t _ d=t _ a + 5 \\) es la temperatura de la hoja cuando el estomato de la cosecha está completamente cerrado, y \\ (T _ a \\) es la temperatura de la bombilla seca (es decir, la temperatura del aire de campo). Al calcular CWSI, se puede cuantificar el grado de déficit de agua de cultivo.
Pasos de implementación
1. Configurar dispositivos auxiliares
Configure dispositivos auxiliares en el campo, incluidos los sensores de temperatura del aire de campo y las superficies de referencia de evaporación completa de tierra. Estos dispositivos se utilizan para monitorear la temperatura del aire en el campo y proporcionar puntos de referencia para la evaporación completa para calibrar los datos de imágenes térmicas infrarrojas.
2. Recopile imágenes infrarrojas con drones
Se recolectan imágenes infrarrojas de área grande de cultivos de tierras de cultivo a través del sistema de imágenes térmicas infrarrojas transportadas por drones. Al mismo tiempo, el módulo GPS se activa sincrónicamente para obtener la información de posicionamiento de la imagen correspondiente.
3. Procesamiento y análisis de datos
El sistema de procesamiento de datos de tierra recibe imágenes infrarrojas e información de posicionamiento de imágenes, registra y empalma las imágenes, y realiza la segmentación de imágenes en las imágenes empalmadas para distinguir el dosel, el fondo y la superficie de referencia de evaporación suficiente en tierra. La distribución espacial de la temperatura del dosel y la temperatura de referencia de evaporación suficiente de tierra se obtiene de la imagen del dosel y la imagen de la superficie de referencia de evaporación suficiente, respectivamente. Combinado con los datos de temperatura del aire monitoreados por el sensor de temperatura del aire de campo, se estima la temperatura de la hoja cuando los estomas de cultivo están completamente cerrados, y finalmente el índice de déficit de agua de cultivo (CWSI) se calcula y se muestra en el mapa de distribución espacial. Las áreas donde el valor del índice de déficit de agua de cultivo es más alto que el valor crítico se destacan y advierten.
Ventajas de la aplicación
1. Riego de precisión
Al monitorear el estado de humedad de los cultivos, los agricultores pueden lograr un riego preciso, evitar el sobrerigación o el subrigeo, ahorrando así los recursos hídricos y mejorando la eficiencia del riego.
2. Mejorar el rendimiento y la calidad del cultivo
La detección y el tratamiento oportunos de los problemas de estrés hídrico de cultivos pueden ayudar a mejorar el rendimiento y la calidad del cultivo y reducir las pérdidas económicas causadas por agua insuficiente.
3. Monitoreo en tiempo real y advertencia temprana
La tecnología de imágenes térmicas UAV puede lograr un monitoreo en tiempo real. Los agricultores pueden verificar el estado de las tierras de cultivo en cualquier momento a través de teléfonos móviles o computadoras y tomar medidas oportunas para lidiar con el estrés hídrico.
Desafíos y perspectivas futuras
Aunque la tecnología de imágenes térmicas UAV ha mostrado un gran potencial en el monitoreo de la humedad de los cultivos, todavía enfrenta algunos desafíos. Por ejemplo, las capacidades de procesamiento y análisis de datos deben mejorarse aún más para extraer información útil de grandes cantidades de datos. Además, las condiciones climáticas y la complejidad del terreno también pueden afectar el vuelo y los efectos de monitoreo de los drones.
En el futuro, con el desarrollo de inteligencia artificial y tecnología de big data, las capacidades de procesamiento de datos y análisis de la tecnología de imágenes térmicas UAV mejorará aún más, lo que brinda a los agricultores un apoyo de toma de decisiones más preciso. Al mismo tiempo, con la popularización de la tecnología, más pequeños agricultores podrán disfrutar de la comodidad traída por esta tecnología.
