2014年全球十大突破技术之农用无人机
0条评论 克里斯·安德森（Chris Anderson） 发表于 2014-07-04 18:58
酿酒师瑞安·孔德（Ryan Kunde）的家中的风景如画的葡萄园就坐落在旧金山北部的索诺玛谷中。 不过，孔德不是一般的农民，他还是一名无人机驾驶员，而且不是唯一的一个，他是一个前卫农民群体中的一员，这些农民使用曾经的军用航空技术，从空中拍摄图片，来种出品质更好的葡萄。 这体现了使用传感器和机器人技术，引入大数据服务于精细农业的更广泛的趋势。
对于孔德和越来越多像他一样的农民来说，“无人机”只是低成本航空拍摄平台的代名词：它们要么是微型固定翼飞机，要么是更常见的四翼飞机，或是其他小型多翼直升机。 这些飞机装有自动驾驶仪，使用GPS和由自动驾驶仪控制的标准傻瓜相机，地面上的软件能将这些航拍图片合成高解析度的马赛克地图。 传统的无线电控制的飞机需要地面人员控制飞行，而孔德使用的飞机则由自动驾驶仪（由笔者所在的公司制造）完成从起飞到降落的所有飞行工作。 驾驶仪的软件负责规划飞行路线，旨在最大限度地覆盖葡萄园的范围，控制摄像头对照片进行优化，以备进一步的分析。
低空观察（即从葡萄园起几米至大约120米高的范围，在美国，这一高度范围内无人机飞行作业无需联邦航空管理局的特别许可）为农民提供了以前很少有的观察角度。 和卫星图片相比，这一高度范围内拍的照片要便宜得多，而且解析度更高。因为照片是在云的下方拍摄，所以没有阻碍，在任何时候都可以拍到。 同时，它比人工驾驶飞机拍出的作物照片也便宜得多，后者每小时就耗资约1000美元，而农民购买的无人机每架全套价格还不到1000美元。
这种小巧便宜、使用方便的无人机的出现，很大程度上是非凡的技术进步的结果：这包括小型微机电系统传感器（比如加速度计、陀螺仪、磁力仪和压力传感器），小型GPS模块、超强性能的处理器和一系列数字无线电设备的出现。 所有这些组件现在正以前所未有的速度变得越来越便宜，这要归功于它们在智能手机上的应用以及这些行业极其巨大的规模经济效益。无人机的核心部分是装有特殊软件的自动驾驶仪，软件通常是由“无人机DIY”（DIY Drones，由笔者所创立）这样的社团编写的开源程序，而不是来自航空航天业界的昂贵代码。
无人机能为农民提供三种详细的观察方式。第一，从空中观察作物的形态可以显露出作物的每个问题，如灌溉中的存在的问题、土壤的变化，甚至是肉眼不易观察到的病虫害和真菌感染问题。 其次，航拍摄像头可以多谱线拍摄，同时从红外光谱和可视光谱中捕捉信息，将这两段光谱相结合，可以生成一幅着重突出健康作物和受损作物之间区别的作物视图，这种区别用肉眼是难以发现的。 最后，无人机可以每周、每天甚至每小时都对作物进行勘查。将观察结果组合起来能得到时间序列动画，这些动画影像能够显示作物的变化情况，揭示出现问题的位置，或者为改善对作物的管理创造机会。
这就是数据导向型农业趋势的一部分。今天的农场上正在爆发工程学的奇迹，多年来的自动化及其他形式的创新成果不断涌现，其设计旨在让人们用更少的劳动力就能收获更多的食物。 拖拉机将种子自动种到离目标位置仅几厘米处，由GPS引导的收割机以同样的精度收割作物。大量由无线网络把大量关于土壤水合作用和环境因素的数据回传给远端的服务器以供分析。 但是，如果我们能在这些功能的基础上再加入更多功能，可以全面评估土壤的含水量、更严密地找出灌溉和病虫害的问题，在每天、甚至每小时都能获知农场的总体状况，那又是一番怎样的场景？ 这一创新大趋势的意义再怎么强调都不为过。到2050年时，世界人口预计将达到96亿，这些人都需要养活。农业是就一个投入与产出的问题。如果我们能减少投入（比如水和杀虫剂），同时将产出保持不变，我们就将成功应对一个世纪以来的挑战。
农用无人机正在变为像其他消费设备一样的工具，我们已经开始讨论能用它来做些什么事了。瑞安·孔德想减少灌溉、降低杀虫剂的用量，最终生产出品质更好的葡萄酒。越来越多、质量越来越高的数据可以降低用水量，减少对食物和环境的化学药品用量。 从这个角度来看，无人机这项起初作为军用的技术，最后可能将演变成更好的绿色技术工具，而我们的孩子们将在像小型喷药飞机一样飞在农场上空的机器人的蜂鸣声中慢慢长大。
克里斯·安德森（Chris Anderson）是《连线》（Wried）杂志的前主编，3D Robotics公司联合创始人兼首席执行官，DIY Drones社团创始人。
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