[正版新书]无人机农用领域监测与识别技术 林正平 无人机和遥感基础知识 无人机遥感任务设备 遥感成图技术 图像处理技术

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1.一部将无人机遥感技术与农业监测进行有机结合的实用农业科技读物；
2.本书内容新颖丰富，来自作者研究团队多年科研与技术推广实践的总结，具有很强的实用性与指导性；

本书在详细介绍无人机和遥感基础知识、无人机的遥感任务设备、遥感成图技术、图像处理技术、遥感应用及业内相关管理规定与法规等内容的基础上，将无人机遥感技术与农业进行有机结合，系统介绍无人机在植被识别、农田空间位置与土地利用监测、农作物病虫草害监测以及农田防治作业监测等方面的具体应用。力求理论完善、重点突出，使读者通过学习本书，对无人机农业领域监测与识别技术具有初步的了解与认识。
本书适用于农业工作人员遥感入门学习，也可供大专院校相关专业师生参考。

林正平，男，黑龙江省植保站防治与药械科科长，推广研究员，长期从事植保、农业领域的农业技术推广、农药与药械安全科学使用技术指导及培训工作，积累了丰富的一线植保技术经验。近几年在化学农药减量增效使用技术方面做了深入系统的研究与推广，取得了积极的成效。
现任黑龙江省农药学重点学科带头人，黑龙江省植保学会副秘书长，中国农业技术推广协会作物化学调控专业委员会委员，中国植保学会杂草分会理事。主要的研究方向为农药生物化学、农药环境学、转基因抗除草剂作物的安全性、农药剂型加工技术、除草剂应用技术。
近5年先后主持国际合作、国家“863”合作、国家科技攻关、省科技厅“十五”和“十一五”科技攻关重大项目科研课题12项。获得各级各类教学及科研成果奖3项。包括国际奖1项，省、部进步三等奖2项。发表学术论文40余篇，其中三篇被SCI收录。发明两项国家专利。

第一章 遥感技术基础 001
第一节 遥感技术概念与原理 001
一、遥感过程 003
二、遥感相关术语简述 005
第二节 遥感的分类 008
第三节 遥感与电磁波 011
一、电磁波的反射 012
二、电磁波的传输 013
三、地物波谱曲线 013
第四节 遥感信息提取方法 013
一、目视解译 014
二、计算机信息提取 016
第五节 遥感特点 019

第二章 无人机农业监测技术 021
第一节 农业遥感 021
一、农业遥感卫星 022
二、农业遥感应用 023
第二节 无人机遥感系统 025
第三节 无人机遥感监测的优势 026
第四节 无人机遥感监测在农业上的应用 029
一、监测病虫害 029
二、统计分析植株数量和成苗率 029
三、分析土壤属性 030
四、自然灾害后作物受损评估 031
五、总览梯田概况 031

第三章 农用监测无人机系统构件与技术特性 032
第一节 农用监测无人机分类 032
一、按飞行平台构型分类 032
二、按续航时间和航程长短分类 034
第二节 农用监测无人机平台及系统 035
一、飞行器系统 036
二、测控及信息传输系统 037
三、信息获取与处理系统 042
四、安全保障系统 042
第三节 无人机监测飞行技术 044
一、无人机飞行技术简介 044
二、无人机监测技术简介 048
三、无人机遥感监测技术应用 049

第四章 无人机植被识别图像处理关键技术 052
第一节 无人机图像去噪技术 052
一、无人机图像噪声产生 052
二、CCD噪声处理 055
三、经典的无人机图像去噪理论 055
四、基于多目标粒子群优化（PSO）算法的图像去噪 057
第二节 无人机图像分割技术 058
一、图像分割的实质 058
二、无人机图像分割算法理论基础 058
三、基于四元数蜂群算法的无人机彩色图像边缘检测 061
第三节 无人机图像拼接技术 062
一、无人机图像拼接内容 062
二、无人机图像配准 063
三、无人机图像融合 063
四、基于改进SIFT算法的特征提取 064

第五章 无人机农田空间位置与土地利用监测 065
第一节 土地利用现状调查 066
一、国内外研究现状 067
二、无人机遥感土地利用现状调查步骤 068
三、土地利用现状解译与调查 071
第二节 土地整治监测 076
一、无人机遥感技术在土地整治监测中的应用 078
二、土地整治项目遥感监测数据源选择 079
三、无人机遥感技术在土地整治监测中的应用技术设计 080
四、土地整治项目道路沟渠利用情况监测技术 083
第三节 农田灌溉系统监测 084
一、无人机遥感技术在农田灌溉中的应用 084
二、基于无人机遥感技术的灌溉管理信息化体系 087

第六章 无人机农作物病虫草害监测 088
第一节 农作物草害监测 088
一、杂草识别研究现状 089
二、图像获取与分割 091
三、数据预处理方法 093
四、特征提取 094
第二节 农作物病害监测 096
一、农作物病害精准识别的重要性 096
二、现代精细农业下的病害识别 097
三、农作物病害遥感监测原理 097
四、农作物病害遥感识别图像处理与算法 098
五、农作物病害遥感监测实例 098
第三节 农作物虫害监测 099
一、农作物虫害遥感监测原理 100
二、农作物虫害环境要素野外试验 100
三、农作物虫害遥感监测与综合分析 101
四、虫害遥感监测预报实例 104

第七章 无人机农田防治作业监测 106
第一节 农田防治作业监测内容 106
一、植保无人机的应用领域 106
二、植保无人机农田作业的监测内容 108
第二节 主要农田防治作业监测平台的结构与功能 114
一、大疆农业数据监管平台 114
二、极飞智慧农业平台 119
三、黑龙江省植保无人机作业质量监测平台 122
第三节 农田防治作业监测平台应用实例 129
一、大疆农业数据平台在黑龙江省水稻重大病虫防治项目管理上的应用案例 129
二、极飞智慧农业平台在黑龙江省水稻重大病虫防治项目管理上的应用案例 137

第七章 参考文献 142

农业生产是人类社会存在、发展、繁荣的基础。准确、及时和可靠的农情监测信息对维护国家粮食安全意义重大。只有准确掌握粮食生产形势信息，才能科学合理地制定国家和区域社会经济发展规划，制定农产品种植及管理计划，调控粮食市场，及时合理地安排地区间的粮食运输调度，宏观指导和调控种植结构，提高相关企业与农民的经营管理水平。受全球气候变化的影响，全球极端气候、天气可能出现多发、频发、重发趋势，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告中明确温度升高会对全球粮食安全带来巨大风险、气候变化对农作物产量的不利影响远大于有利影响，粮食生产的不稳定性进一步加剧，更加凸显了农情监测与预警的必要性与紧迫性。
然而，传统农情信息的监测依赖于庞大的调查队伍和大量的调查工作，具有成本高、时效性差、主观性强等缺点。遥感具有覆盖范围大、探测频率高、时效性强、成本低等特点，为大范围农情信息的快速、准确、动态监测与预测提供了重要的技术手段，有效弥补了地面调查的部分缺陷。
农情遥感监测技术是以卫星或无人机为载体、以遥感技术为主体，对农业生产进行实时、全面监测分析的技术。将无人机技术及遥感技术应用到农业中是一项极为成功的领域交叉合作，低空无人机可以弥补传统监测设备的作业范围小、实时监测难等问题，又弥补了卫星遥感的工作成本高、受天气状况影响较大等问题;而遥感技术的应用则使无人机实现了对目标实时、定量、定性、定位的描述分析，以此获得的农田数据可以帮助农田管理者做到变量投入，减少农药、化肥使用，从而进一步解决我国耕地面积少、水资源短缺、环境压力大等问题。
无人机遥感技术在农业统计调查中的应用始于国外，近年来在国内也快速发展起来。由于我国区域差异大、种植结构复杂、地块破碎严重，在使用对地观测卫星遥感数据获取大尺度农作物数据的基础上，无人机遥感测量技术作为空间信息技术的重要组成部分，既能作为星载遥感影像的重要补充，又能有效替代人工实地调查，凭借着降低地面人工调查强度和调查成本、快速获取实时高分辨数据的优势，成为农业统计调查工作中的一大创新点。
从2010年至今，由于无人机技术的快速发展，其造价逐渐降低，在民用领域中得到了长足的发展。无人机系统种类繁多，按照不同的平台构型可以大致分为三类：固定翼无人机、旋翼无人机和无人飞艇。固定翼无人机可以选择两种起降方式，一种是使用道路或其他跑道滑行起降，而另外一种则是通过弹射无人机来起飞，之后使用机内自带的降落伞来降落。旋翼无人机可按其旋翼数量分为两种，即无人直升机和多旋翼无人机。旋翼无人机操作简易，携带方便，机动性能强，飞行稳定，适用于可视范围低空勘测任务。而无人飞艇是由其腔内气体控制上升及下降，由发动机提供动力实现飞行，因此该类无人驾驶平台受到气候条件影响较大。
近年来，农田病虫草害和自然灾害发生频繁，因此对农田环境、作物生长状况以及灾害进行动态监测具有十分重要的意义。随着计算机技术、通信技术的快速发展，农田监测方法由传统的到野外采集农田数据向信息化方向转变。将农田环境数据和作物生长发育过程中的生理数据传输到计算机上进行分析，能够为决策者提供实时有效的数据和简单有效的管理手段。信息化作物监测对实施高效农业，提高现代化农业生产水平，转变农业生产方式，促进农业可持续发展具有重要意义。

东北农业大学教授
2022年2月26日