無人機開創新領域 受植物育種學家青睞
無人機應用對于大型育種企業非常實用,它們每年要測試數十萬個潛在品種。如果利用這項技術,能夠讓植物育種學家節省時間和精力,新品種就可以被更快地開發出來供農民使用,這是一個受歡迎的改進。
研究人員開發了一種算法,將無人機獲取的圖像與用傳統方法(通過田間研究)衡量的蠶豆成熟度數據進行對比。我們用無人機進行的成熟度預測非常接近我們田間研究的記錄,迪爾斯指出。
通過模型做出的預測準確率達到93%,但是,迪爾斯說,如果沒有無人機自身固有的局限性,他們可能會做的更好。例如,無人機只能在陽光明媚和風力較小的日子里飛行。
對于它們在提高農業領域的效率和準確率方面,無人機得到了越來越多的認可,尤其是2016年8月新的FAA(聯邦航空局)規則生效后,本研究是首批利用無人機優化育種實踐的研究。迪爾斯指出,該應用對于大型育種企業非常實用,它們每年要測試數十萬個潛在品種。如果利用這項技術,能夠讓植物育種學家節省時間和精力,新品種就可以被更快地開發出來供農民使用,這是一個受歡迎的改進。
論文,“基于無人機平臺,提升大豆估產方法和植物成熟度預測的開發方法”已經發表在《環境遙感》期刊上。除了迪爾斯和施米茨,NeilYu,LiujunLi,LeiTian,和JonathanGreenberg也是該論文的共同作者,他們都來自伊利諾伊大學。
植物育種學家每次會栽培數千個潛力品種;直到現在,對植物關鍵特征的觀察都是人工完成的。在一項新的研究中,在對潛力品種的測試里,無人駕駛飛行器,或無人駕駛飛機,可成功地用來遠程評估和預測大豆成熟時間。使用無人機來完成這項工作可以大大減少評估新作物所需的工時。
“農民可能會有100英畝土地,只種植一個大豆品種,而植物育種學家可能會在10英畝土地上種植1萬種潛在品種。農民可以快速地確定田地里的單一大豆品種什么時候才能收割。但是,在秋天,植物育種學家必須反復走過實驗田,以確定每種潛在作物的成熟時間,”伊利諾伊大學大豆育種家布瑞恩迪爾思解釋說。
“我們每三天都必須進行檢查,”碩士生內森施米茨補充道。“在一年中的收獲季節里,這要花費我們大量的時間。而且田地里有時候很熱,有時候又很泥濘。”
為了簡化工作,一個跨學科的研究團隊,包括植物育種學家,計算機科學家,工程師和地理信息專家都轉向無人駕駛飛行器——俗稱無人機領域的研究。
“當無人機能夠為我們所用,我們將研究如何才能將這項新技術應用到育種領域。這是首次嘗試,我們試圖把復雜的事情簡單化,”迪爾斯說。
其中一個目標是,利用裝載在無人機上的攝像頭,以及復雜的數據和成像分析技術,預測蠶豆的成熟時間。“我們利用多光譜成像技術,”施米茨解釋說。“我們在程序中建立一個方程式,以便獲取反射在植物上的光頻變化。顏色的變化就是我們如何將成熟與不成熟植物區分開的依據。”
編輯:guoai
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