杨贵军研究员团队：农业无人机遥感与应用

无人驾驶飞行器（unmanned aerial vehicle，UAV），简称无人机，是一种有动力、可控制、能携带多种设备并执行多种任务，且能重复使用的无人驾驶航空器。无人机与遥感技术的结合，即无人机遥感，是利用先进的无人驾驶飞行器技术、传感器技术、遥测遥控技术、通信技术、导航定位技术和遥感分析技术，实现对地空间遥感信息的自动化、智能化高效获取，已成为测绘勘查、资源调查、生态环境、数字城市、地理国情监测等领域不可或缺的信息获取手段。在农业领域，无人机遥感相较于地面物联网、卫星遥感具有操作便捷、机动灵活、易维护等特点和优势，满足了复杂农田环境条件下的时空多变信息高效观测要求，也逐渐成为一种低成本、高效率的农情信息获取方式，为农业智能化发展提供了重要支撑。

▲ 无人机遥感定量监测及应用

低空无人机遥感技术不受传统监测设备监测范围小、分辨率低、视野窄等问题的困扰，将无人机遥感技术应用到农业生产中及时、准确地探测农情信息，对农田管理可实现定位、定量管理，不仅可以减少农药、化肥的使用量，在提高利用率的同时也可以解决我国人均耕地少、环境压力大等问题。此外，无人机可加装喷洒系统、播撒系统等机载设备，替代传统地面机械及人工作业，以提高工作效率，减少了作业过程中农药对人员造成的身体伤害及地面作业机械对作物的伤害，节约生产成本的同时还可以提高产量。

我国的无人机市场从2012 年开始出现了暴发式增长，其中以深圳市大疆创新科技有限公司为代表的无人机研发生产企业对产品不断推陈出新，占有全球85%的市场，但面向智慧农业领域一直存在“缺模型、少理论、决策难”的问题。通过检索Clarivate Web of Science 数据库，涉及无人机遥感的文献多达1500 篇以上，农业领域相关的文献占到1/3 左右，其中大部分是最近10 年发表的，但是到目前为止还没有专门论述农业无人机遥感基础理论、技术及应用的相关著作，这对于即将从事农业无人机遥感研究与应用的工作者来说，从浩如烟海的文献中找到有价值的参考资料，其难度可想而知。

▲ 基于NDVI 线性模型遥感反演研究区内鼓粒期大豆叶面积指数（LAI）（彩图请扫封底二维码）

近年来，农业农村部农业遥感机理与定量遥感重点实验室（北京市农林科学院信息技术研究中心）杨贵军研究员团队在国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金等10多个项目的支撑下，紧密关注农业无人机遥感前沿方向，面向农业生产实际需求，充分发挥农业无人机遥感机动灵活的观测优势，瞄准作物农情监测、表型高通量获取、病虫害检测、果园精准探测等领域，持续开展了理论探索和技术攻关，取得了较为丰硕的研究成果，并系统归纳总结为《农业无人机遥感与应用》（杨贵军等著. 北京：科学出版社，2024.1）一书。书中涵盖了当前无人机遥感领域的主要研究应用方向，包括农业无人机遥感的基本概念和研究现状、无人机平台及传感器、无人机遥感数据处理技术、大田作物无人机遥感技术、无人机遥感作物表型获取、果园无人机遥感及植被病虫害无人机遥感等内容。

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全书共8 章，

• 第1 章绪论，简要介绍了无人机遥感技术背景及国内外研究现状，由杨贵军、杨小冬、杨浩共同撰写；

• 第2 章无人机平台及传感器，由徐波、杨贵军、杨小冬撰写；

• 第3 章无人机遥感数据处理技术，由杨浩、徐波、杨贵军撰写；

• 第4 章大田作物无人机遥感技术，由杨小冬、杨贵军、徐波、杨浩撰写；

• 第5 章无人机遥感作物表型获取，由杨贵军、杨浩撰写；

• 第6 章果园无人机遥感，由杨浩、杨贵军、徐波撰写；

• 第7 章植被病虫害无人机遥感，由杨小冬、杨贵军撰写；

• 第8章展望，由杨贵军、杨小冬、徐波撰写。

• 杨贵军、杨小冬对全书进行了统稿。

本书相关研究成果获得了“十四五”国家重点研发计划项目“基于多平台遥感和物联网感知的苹果生产全程精准优管关键技术”（2017YFE0122500）、863 计划课题“微小型无人机遥感信息获取与作物养分管理技术”（2013AA102303）、国家科技支撑计划项目“旱区多遥感平台农田信息精准获取技术集成与应用”（2012BAH29B04）、国家自然科学基金项目“多平台高光谱遥感信息融合的作物养分精准诊断决策”（61661136003）和“面向家庭农场的小麦条锈病无人机遥感监测与诊断模型研究”（41771469）、北京市自然科学基金重点项目“微小型无人机载的近地成像高光谱作物氮素探测方法研究”（4141001）、北京市自然科学基金面上项目“基于无人机画幅式成像高光谱谱-图融合的作物氮素立体动态表征及早期亏缺诊断研究”（6182011），以及“十三五”国家重点研发计划课题“玉米生长与生产力近地面实时监测预测”（2016YFD0300602）、“基于低空遥感的华北小麦玉米营养诊断与变量追肥管理模型与技术”（2016YFD020060306）、“十四五”国家重点研发计划项目“粮食生产大数据平台研发与应用”（2023YFD2000100）等项目的持续资助。

▲ 无人机遥感在智慧农业中的应用前景

随着无人机平台、传感器及人工智能技术的快速发展，农业无人机遥感技术将不断完善，会以更“接地气”的方式实现与智慧农业联通，成为田块-农场精细尺度下农业生产精准指导决策的“千里眼、顺风耳”。

希望这部深入总结作者团队多年相关研究及应用成果的专著，可以为国内外同行开展相关工作提供一定借鉴和参考。

本文摘编自《农业无人机遥感与应用》（杨贵军等著. 北京：科学出版社，2024.1）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-074039-7

责任编辑：王海光 田明霞

近年来无人机遥感技术快速发展，在农业领域的应用达到了前所未有的广度和深度，极大丰富了农业信息获取手段，在农情监测、灾害评估、产量调查、植被表型获取等方面发挥了重要作用，农业无人机已成为空天地农业遥感体系中不可或缺的部分。本书著者团队依托农业农村部农业遥感机理与定量遥感重点实验室，在近10 年中持续开展农业无人机定量遥感研究与应用实践，本书即相关研究成果的集中体现。书中涵盖了当前无人机遥感领域的主要研究应用方向，包括农业无人机遥感的基本概念和研究现状、无人机平台及传感器、无人机遥感数据处理技术、大田作物无人机遥感技术、无人机遥感作物表型获取、果园无人机遥感及植被病虫害无人机遥感等内容。

本书可供农业信息技术、农业遥感、智能传感装备、测绘地理、生态环境、自然资源管理等相关专业的高校师生和科研人员阅读参考。

（本文编辑：刘四旦）

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