楊江生，李幗英，馬建芳(天水市果樹研究所，甘肅 741002)

當今的果樹生產面臨著一系列的挑戰(zhàn)，包括如何在確保高產和優(yōu)質的同時有效監(jiān)測果樹發(fā)育及其生長環(huán)境、如何進行病蟲害精準防治及高效采摘和運輸果品等問題。傳統(tǒng)方法很難滿足這些需求，而無人機作為一種高效且靈活的工具，正在逐漸為果樹生產帶來新的機遇。無人機的應用為果樹生產提供了新的解決方案，能夠提供高精度的生長環(huán)境監(jiān)測，幫助果農更好地了解果樹的生長情況。同時，無人機可用于病蟲害的監(jiān)測和防治，精確施藥，在減少農藥使用量的同時提高防治效果。此外，無人機還可以實現果實的高效采摘和快速運輸，極大地提升果樹生產效率和產量。然而也面臨著一些挑戰(zhàn)，如飛行安全性、數據算法及處理能力等方面的問題。因此，有必要進一步研究和探索無人機技術在現代果園中的應用，以充分發(fā)揮其在現代果樹生產中的潛力。

1 無人機在果樹生長監(jiān)測中的應用

1.1 無人機成像技術在果樹生長監(jiān)測中的應用

無人機配備的高分辨率相機可以提供極為精確的果樹成像和監(jiān)測能力，主要有以下3種：一是RGB相機，最常用的相機類型之一，它可以捕捉到紅、綠、藍3種主要顏色的圖像信息；二是近紅外(NIR)相機，能夠提供植物的健康狀態(tài)信息，包括葉綠素含量、植被覆蓋度、水分含量等；三是熱紅外(Thermal)相機，能夠提供果樹的熱圖，顯示植株溫度的分布情況，可以檢測果樹的應激狀況、熱損失以及病蟲害影響下的溫度變化。利用無人機圖像技術，我們能夠快速而準確地評估果樹的生長情況、枝葉狀況以及果實數量等關鍵因素。通過無人機搭載的攝像頭，可以獲得高分辨率的果樹圖像數據。這些圖像數據可以被傳輸到地面計算機或云端進行進一步分析，以獲取關于果樹生長狀態(tài)的詳細信息。通過對果樹的生長情況進行動態(tài)監(jiān)測，果樹種植者能夠及時了解果樹的生長趨勢、葉片狀況以及果實的發(fā)育情況。這種高精度的實時監(jiān)測能力可以幫助果農優(yōu)化果樹的管理措施，如施肥、灌溉以及采取措施防治病蟲害。

1.2 點云技術在果樹生長監(jiān)測中的應用

首先，點云技術可以提供高分辨率的果樹三維模型。通過無人機攜帶的激光雷達(LiDAR)掃描果樹，可以獲得果樹的準確形狀和結構信息。這種三維模型可以用于精確測量果樹的高度、冠幅、枝條密度等參數，幫助果農了解果樹的生長情況和結構特征。通過對歷史掃描數據和實時掃描數據的比較，也可以分析果樹在不同時間段內的生長變化和發(fā)展趨勢。其次，點云技術可以用于果樹病蟲害的監(jiān)測和識別。通過激光雷達掃描果樹，可以捕捉到果樹表面的微小變化和形態(tài)特征。通過分析點云數據，可以識別出果樹表面異常點、枯死區(qū)域或受害區(qū)域等，提醒果樹種植者及早發(fā)現并處理病蟲害問題。再次，點云技術還可以輔助果樹的農藝管理工作。通過點云數據，可以進行冠層分析，確定果樹的密度、重疊情況和建議修剪方案。此外，通過點云數據的分析，可以進行果實數量和果實分布的測量，幫助果農進行果實采摘計劃的優(yōu)化。總的來說，通過點云技術，果農可以進行精細化的農藝管理措施，適時掌握果樹的生長動態(tài)和產量情況，并及早發(fā)現和處理病蟲害問題。

2 無人機在病蟲害防治中的應用

2.1 病蟲害監(jiān)測與預警

無人機配備紅外線相機和多光譜傳感器可以快速掃描果樹冠層，捕捉病蟲害相關的熱點和反射特征。通過對采集的數據進行分析，可以實現對果樹病蟲害的早期監(jiān)測和預警。與傳統(tǒng)的人工巡視相比，無人機可以在短時間內覆蓋大面積果園，提高病蟲害監(jiān)測的效率和準確性。

2.2 精準噴灑技術

利用無人機進行病蟲害防治時，可以根據病蟲害的分布情況和作物需求，實現精準噴灑。通過噴灑裝置和精確的導航系統(tǒng)，無人機能夠在空中精準控制藥劑的噴灑量和噴灑范圍，避免過度噴灑和浪費，減少農藥的使用量，同時最大限度地保護生態(tài)環(huán)境。

2.3 生物防治技術配合無人機的應用

無人機為果樹生產提供了與傳統(tǒng)生物防治技術相結合的平臺。通過搭載生物制劑噴灑裝置，無人機可以快速而均勻地將生物制劑噴灑到果樹上，增強生物制劑的防治效果。

3 無人機在果實采摘與運輸中的應用

3.1 無人機攝像技術在果實采摘中的應用

傳統(tǒng)的果實采摘通常需要大量的人力和時間，而無人機攝像技術可以實現果實的快速識別和定位，從而可以精確控制機械臂、抓取器等設備進行果實采摘。通過無人機的機器視覺系統(tǒng)，可以快速而準確地識別出成熟果實的位置和狀態(tài)，實現高效的果實采摘。

3.2 無人機在果實運輸中的應用

無人機可以作為果實的運輸工具，將采摘的果實從果園快速運送到加工廠或市場。相比傳統(tǒng)的陸路運輸，無人機具有更快的速度和更大的靈活性，能夠通過空中最短路徑快速到達目的地，減少果實在運輸過程的損耗和變質。此外，無人機還可以應用自動駕駛技術，實現無人機之間的協同運輸，提高運輸效率。

4 無人機技術在果樹生產中的挑戰(zhàn)與展望

4.1 高精度定位與導航技術的發(fā)展

無人機應用在果樹生產中需要準確的定位與導航能力，以實現精確的作業(yè)和任務執(zhí)行。因此，需要不斷改進和發(fā)展高精度的定位與導航技術，確保無人機能夠精準地控制位置和運動軌跡，以應對復雜的果樹環(huán)境和多變的操作需求。

4.2 高效能電池技術的改進與創(chuàng)新

無人機在果樹生產中需要長時間的飛行能力和高效能的電池供電系統(tǒng)。當前，電池技術的發(fā)展還存在一些挑戰(zhàn)，如容量限制、充電時間長、重量過大等問題。因此，需要加大對高效能電池技術的研發(fā)力度，提高電池的能量密度、循環(huán)壽命和快速充電能力，以滿足無人機在果樹生產中長時間、高效率的運行要求。

4.3 法規(guī)與安全問題

無人機在果樹生產中的應用仍存在法規(guī)和安全方面的風險。無人機需要遵守航空管理規(guī)定，如保持合法的飛行高度、避免與其他飛行器碰撞等。同時，無人機在果樹生產中的安全性也需要重視，需避免對人員、設備以及果樹造成傷害。因此，需建立完善的法規(guī)體系和安全標準，以促進無人機在果樹生產中的安全、可持續(xù)應用。

5 結論

無人機在現代果樹生產中具有廣闊的應用前景。通過無人機在果樹生長監(jiān)測、病蟲害防治、果實采摘與運輸等方面的應用，可以提高果樹生產的效率和質量，降低生產成本，促進果農的收益增長。然而，無人機技術在果樹生產中仍面臨一些挑戰(zhàn)，需要不斷研究和創(chuàng)新，解決定位與導航、電池技術和法規(guī)、安全等問題。隨著技術的進步和社會的支持，相信無人機將在現代果樹生產中發(fā)揮更大的作用，為果樹產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出重要貢獻。