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摘要：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展新潮流，在近幾年我國野兩會(huì)冶中也多次提出將互聯(lián)網(wǎng)與農(nóng)業(yè)相結(jié)合發(fā)展創(chuàng)新型精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。本文結(jié)合我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展概況，闡述了利用大數(shù)據(jù)方法定量噴灑果樹農(nóng)藥的研究方法及過程，取得顯著提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)、綠色、健康、高效、發(fā)展的成效。

關(guān)鍵詞：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)；大數(shù)據(jù)；農(nóng)藥噴灑；定量分析；研究過程

1發(fā)展概況

從1993要1994年美國首先提出精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)思想以來，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在應(yīng)用中逐步取得了巨大的發(fā)展，到如今精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。中國自古以來就是世界農(nóng)業(yè)大國，但同時(shí)又是一個(gè)農(nóng)業(yè)水平相對落后的國家。因而我國在多個(gè)會(huì)議上就此問題進(jìn)了探討，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)、資金、政策支持。2017年野兩會(huì)冶關(guān)于農(nóng)業(yè)熱點(diǎn)問題有很多討論院發(fā)展高效農(nóng)業(yè)促精準(zhǔn)扶貧、建議建立全國范圍農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)捍衛(wèi)舌尖上的安全等，可以看出國家對于農(nóng)業(yè)態(tài)度的轉(zhuǎn)變，更加注重互聯(lián)網(wǎng)與農(nóng)業(yè)的結(jié)合以及食品安全健康。我國在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方面的發(fā)展目前主要關(guān)注于效率的提高，本文主要關(guān)注質(zhì)量提升問題。果樹農(nóng)藥噴灑是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中較為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。通過無人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)捕捉采集，再進(jìn)行數(shù)字圖像處理，并依靠后臺(tái)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析可以獲得更精確、更全面的數(shù)據(jù)，從而獲得更準(zhǔn)確的噴灑方式，從而解決我國農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的環(huán)境資源問題，走可持續(xù)的農(nóng)業(yè)發(fā)展道路。同時(shí)，更精準(zhǔn)的農(nóng)藥噴灑量可以減少農(nóng)藥對人體健康的危害，實(shí)現(xiàn)綠色農(nóng)業(yè)、綠色中國[1-3]。

2研究方法

2.1數(shù)據(jù)挖掘

利用統(tǒng)計(jì)軟件R在濟(jì)南超算中心平臺(tái)下，對數(shù)據(jù)進(jìn)行高效準(zhǔn)確的挖掘。主要基于關(guān)于果樹疾病研究的權(quán)威書籍、文獻(xiàn)，挖掘患病果樹樹葉圖像，治療各種果樹疾病的農(nóng)藥種類及用量等的相關(guān)記載。

2.2數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

利用已經(jīng)擁有的果樹疾病研究的權(quán)威書籍、文獻(xiàn)以及其他合作院校所提供的數(shù)據(jù)資料等有效研究資料建立數(shù)據(jù)庫，包括各種患病果樹的樹葉圖像，各種果樹疾病治療所需的農(nóng)藥種類及用量。根據(jù)這些參數(shù)，利用統(tǒng)計(jì)軟件R在濟(jì)南超算中心平臺(tái)下，根據(jù)已經(jīng)挖掘出地準(zhǔn)確數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、計(jì)算得到最佳結(jié)果，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)、綠色發(fā)展。當(dāng)獲得一張患病樹葉圖像時(shí)，可以根據(jù)圖像數(shù)據(jù)分析，搜索到該樹的患病種類、患病程度、所需噴灑的農(nóng)藥種類、所需農(nóng)藥噴灑量以及所需農(nóng)藥噴灑濃度等。數(shù)據(jù)庫的建立工作是長期的，需要及時(shí)更新最新的農(nóng)藥種類，最大程度上地保證搜索得到的農(nóng)藥最適宜、對環(huán)境污染最小、對水果的質(zhì)量影響最小，保證水果是綠色健康的。因此，要及時(shí)將最新數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，詳細(xì)搜集患病果樹的樹葉圖像，各種果樹疾病治療所需的農(nóng)藥種類及用量，不斷完善數(shù)據(jù)庫，使分析結(jié)果更加準(zhǔn)確。

2.3數(shù)據(jù)捕捉

采集利用無人機(jī)對目標(biāo)果樹或目標(biāo)范圍內(nèi)的果樹進(jìn)行圖像的采集，并將采集的數(shù)據(jù)傳送至系統(tǒng)后臺(tái)。

2.4數(shù)字圖像處理

將無人機(jī)采集的圖像進(jìn)行數(shù)字圖像處理，提取有用信息，利用數(shù)據(jù)庫已有數(shù)據(jù)分析該樹的患病種類、患病程度。

2.5結(jié)果

得出將數(shù)字圖像處理得出的信息利用大數(shù)據(jù)分析，得出該樹的患病種類、患病程度、需噴灑的各種農(nóng)藥種類選擇、所需農(nóng)藥噴灑量以及最適宜噴灑濃度。

3研究過程精準(zhǔn)

農(nóng)業(yè)是當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展新潮流。本項(xiàng)目是基于大數(shù)據(jù)與數(shù)字圖像處理的精準(zhǔn)農(nóng)藥的定量分析研究，致力于建造一個(gè)野因樹而異冶精確農(nóng)藥噴灑量的綠色經(jīng)濟(jì)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)研究過程主要包括利用無人機(jī)對圖像進(jìn)行捕捉傳遞；對傳遞回的信息進(jìn)行數(shù)字圖像處理分析；以濟(jì)南超算為后端對完成數(shù)據(jù)挖掘、分析；得出最適宜的農(nóng)藥噴灑濃度和噴灑量淵圖1冤。

4成效

4.1經(jīng)濟(jì)

因樹而異，根據(jù)1株果樹或1片區(qū)域內(nèi)果樹的患病程度不同，確定最適宜的農(nóng)藥種類排名，相應(yīng)給出最適宜的農(nóng)藥噴灑量和噴灑濃度。這樣更有利于果樹的生長，降低了農(nóng)藥的使用量，減少了農(nóng)民的投入成本，降低了農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，提高了農(nóng)民的收益[4]。

4.2綠色

農(nóng)藥使用量的不斷增加，不僅有技術(shù)層面和從農(nóng)人員的原因，也有農(nóng)藥質(zhì)量參差不齊的原因，通過提高農(nóng)藥質(zhì)量、控制農(nóng)藥噴灑量可以緩解日益嚴(yán)峻的農(nóng)藥過度使用問題。農(nóng)藥的過度使用，會(huì)污染大氣、水環(huán)境，造成土壤板結(jié)，同時(shí)還會(huì)增強(qiáng)病菌、害蟲對農(nóng)藥的抗藥性。適宜噴灑農(nóng)藥會(huì)減少環(huán)境污染，營造更綠色的環(huán)境，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)化。利用大數(shù)據(jù)及信息科學(xué)技術(shù)改造和裝備實(shí)現(xiàn)綠色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)科技化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與綠色健康的相互促進(jìn)[5]。

4.3健康

在食品健康日益受到關(guān)注的今天，精準(zhǔn)噴灑農(nóng)藥可減少因過度噴灑造成的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降，嚴(yán)格控制農(nóng)藥噴灑量及噴灑濃度更有益于人類健康。過度使用農(nóng)藥不僅會(huì)危害人類健康，還會(huì)破壞生態(tài)平衡，造成野生生物和畜禽中毒等。因此，適宜的農(nóng)藥噴灑量與噴灑濃度會(huì)大大減小對人類和動(dòng)物健康的威脅。

4.4高效

提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率以緩解我國人口不斷增多所帶來的糧食生產(chǎn)壓力，同時(shí)無人機(jī)的使用節(jié)約了人力資源，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械化、信息化。在我國農(nóng)田集中處，研究、應(yīng)用并推廣適合的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，實(shí)施恰當(dāng)?shù)霓r(nóng)藥噴灑技術(shù)，對提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量具有重要意義。

4.5發(fā)展

提高我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，逐步縮小與歐美發(fā)達(dá)國家的差距。發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的支柱和重要增長點(diǎn)，是未來農(nóng)業(yè)的前進(jìn)發(fā)展方向。

作者：徐穎；王潔 單位：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院