“民以食為天”，“無(wú)農不穩，無(wú)糧則亂”， 糧食問(wèn)題自古是關(guān)乎計民生的大事，必須得到足夠的重視。

作物生長(cháng)狀況以及產(chǎn)量，關(guān)系到農戶(hù)一整季甚至一整年的收入。傳統的統計和監測方法存在效率低、精度差等問(wèn)題，難以提供及時(shí)可靠的手資料。而通過(guò)無(wú)人機遙感手段，一畝畝農田被數字化成一幅幅電子地圖，能夠更好地監測作物生長(cháng)，并且提前預知當季的作物產(chǎn)量。
從2017開(kāi)始，統計局湖北調查總隊連續開(kāi)展了3年的無(wú)人機遙感估產(chǎn)項目。承接該項目的武漢思眾空間信息科技有限公司向我們介紹了他們的工作：從無(wú)人機影像到水稻產(chǎn)量，這個(gè)過(guò)程并不簡(jiǎn)單。來(lái)自武漢思眾的喬乾介紹說(shuō)：“但簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，我們首先使用搭載多光譜相機的無(wú)人機，采集水稻的多光譜影像，然后通過(guò)無(wú)人機后處理軟件把影像轉化為NDVI植被指數地圖。后把得到的NDVI地圖，結合各種因子（氣溫、降水、肥料等）輸入到估產(chǎn)模型中，得到了水稻產(chǎn)量分布。”

野外——水稻光譜信息采集

估產(chǎn)項目位于湖北省枝江市萬(wàn)水橋村和袁碼頭村，兩村面積共計14平方公里。
在水稻的整個(gè)生長(cháng)周期中，工作人員需要在3個(gè)生長(cháng)階段進(jìn)行無(wú)人機影像采集，它們分別是分蘗期，抽穗期和灌漿期。影像采集通常在上午9點(diǎn)至下午5點(diǎn)之間進(jìn)行，時(shí)間為上午10點(diǎn)至下午2點(diǎn)。根據工作人員的經(jīng)驗，上述時(shí)間擁有比較好的飛行和拍攝條件，數據精度也更。

△無(wú)人機正在采集水稻多光譜影像
通過(guò)多次比較，工作人員找到了有效率的飛行參數，設置如下：地面分辨率10厘米，航向重疊度75%，旁向重疊度65%。另外，在每個(gè)村莊布設17個(gè)控制點(diǎn)，以保證后的成果精度。
在飛行硬件的選擇上，經(jīng)過(guò)精挑細選，后入選的是大疆M200無(wú)人機，Sequoia紅衫多光譜相機和Rededge紅邊多光譜相機。喬經(jīng)理特意調：“估產(chǎn)工作對多光譜相機的度要求很，我們比較了市面上數款多光譜相機，認可的還是紅衫和紅邊這兩款。”
喬經(jīng)理告訴我們：“天氣是野外數據采集的大挑戰，如果生長(cháng)階段都在下雨，可能會(huì )錯過(guò)采集數據的好時(shí)期：一是雨天不能飛行，二是雨水會(huì )影響數據的確性。所以事先掌握天氣狀況是重要的。”

室內——水稻產(chǎn)量模擬

結束了飛行后，接下來(lái)工作人員要對無(wú)人機影像進(jìn)行數據處理。在水稻的每一個(gè)生長(cháng)階段，從無(wú)人機輸出的影像都多達8000張彩色照片，以及3-4萬(wàn)張多光譜影像。這些影像被導入到Pix4Dmapper軟件中進(jìn)行自動(dòng)化處理，生成NDVI植被指數。

喬經(jīng)理告訴我們，分蘗期、抽穗期和灌漿期是水稻的三個(gè)關(guān)鍵生長(cháng)階段，這三期的NDVI數據能夠很好地幫助進(jìn)行作物生長(cháng)情況預判。獲得全部三期NDVI數據后，再結合氣溫，降水，肥料等數據，導入到武漢思眾自行研發(fā)的水稻產(chǎn)量模型中進(jìn)行計算，生成水稻產(chǎn)量分布圖。“

在該項目中，武漢思眾使用的是一臺i7 CPU, 32G內存的電腦，對于一個(gè)村的數據量，從影像到NDVI指數地圖，所需時(shí)間約為1周。喬經(jīng)理說(shuō)：“數據處理的大部分時(shí)間都用于NDVI指數的生成，但是Pix4Dmapper對多光譜影像能自動(dòng)進(jìn)行輻射校，這大大減輕了我們的工作負擔。另外，輻射校功能也會(huì )顯著(zhù)提終結果的確度。“

枝江市萬(wàn)水橋村NDVI指數圖，NDVI可以清楚指示植物的健康程度

產(chǎn)量預估的價(jià)值

武漢思眾終提交的成果包括：水稻種植變化情況，NDVI植被指數圖以及產(chǎn)量分布圖。不僅是統計局，這些數據對于農場(chǎng)、植保隊、以及保險公司都是非常有價(jià)值的。另外，這些數據還可以指示植被的生長(cháng)狀況，并依此進(jìn)行更有針對性的施肥和噴藥，終達到提產(chǎn)量的目的。
喬經(jīng)理對無(wú)人機遙感的價(jià)值和前景充滿(mǎn)信心：“我們的這個(gè)水稻測產(chǎn)模型適用于大多數品種的水稻，也適用于各種氣候條件。之前在一次會(huì )議上，有農場(chǎng)對我們的工作表現出烈興趣，因為提前知道產(chǎn)量，對于評估農作物市場(chǎng)價(jià)格具有很大的指導意義。目前已基本確定，此無(wú)人機遙感項目將會(huì )在2020年繼續開(kāi)展下去。”