隨著我國人口老化、農村勞動力衰退，近年來各單位積極投入現代化農業生產設備，促成科技導入農業，以期降低勞力負擔、節省成本，並提升農業產值。其中無人機(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)的應用逐漸成為推動農業的要角（註：第39期電子報-精準農業生產與小型無人飛行器的應用潮流概述一文，初步簡介不同型態之無人機特性），舉凡地形探測、植物保護、勘災管理（註：勘災管理案例，請參考第56期電子報-無人飛行載具航拍影像分析在香蕉植株保險勘災之應用一文），皆可看見無人機翱翔的身影。

為了進一步達成精準農業的目標，常利用無人機搭載多元感測器執行飛行任務，而常見的無人機感測器包含對溫度變化反應程度強烈的紅外線熱顯像儀（以下簡稱熱像儀）、可監測葉綠素變化的多光譜儀以及涵蓋更廣更窄之頻寬可用來辨識多樣目標的高光譜儀。本期電子報持續為讀者介紹更多無人機應用資訊，分享常見搭載於無人機之精密感測器農業應用案例，提供給讀者參考與發想。

生長監測一把抓

為了達成精準農業管理，掌握作物的生長狀況是一大關鍵。而葉綠素的含量變化是植物營養、光合作用能力與生長狀況的重要指標，透過對葉綠素含量進行監測，可作為栽培與施肥管理之參考，確保作物生長良好。以鳳梨栽培為例，因鳳梨葉多刺導致人力進行作物生長狀況監測作業困難，再加上勞力不足的現況，往往難以落實田間栽培管理，影響產量及品質，更是鳳梨產業的一大痛點。

因此農試所利用光譜中特定波段(680nm-730nm)對葉綠素反應特別敏感的特性，將多光譜相機搭載於無人機上，並搭配機器深度學習技術，透過無人機的巡檢，5分地大小的田區僅需花費10分鐘即可完成拍攝任務，可快速捕捉鳳梨植株定位，透過光譜分析針對每一株鳳梨進行含氮量與葉綠素的監測，將數據回傳至雲端透過進行機器判釋與數據分析後，可提供農民鳳梨栽培管理的相關建議。未來更朝向人機協同的合作，在拍攝影像的同時讓管理者得以在行動裝置上取得初步分析資料，提高調查的效率與完整度。

茶樹渴不渴？

部分產茶區因春、夏季因高溫缺雨，致使茶園乾旱導致落葉、枯枝、葉片褐化等現象，乾枯嚴重時即使下雨或灌溉，也無法使茶樹恢復生長造成產量損失。如何正確評估災損程度，成為災後的重要任務。而標準化植被指數(Normalized Difference Vegetation Idex,以下簡稱NDVI值)，是一項植物生長狀態的評估指標，其原理利用植物能反射部分近紅外光(波長700nm-1400nm)，當綠色植被愈多時，可反射愈多近紅外光，可藉其特性進行植被判釋，目前已廣泛使用於農作物種植以及衛星圖的植被分析判斷上。因此茶改場利用無人機搭載多光譜相機，接收人眼無法辨識的近紅外光，計算出NDVI值作為依據，藉此判斷植物生長狀況，針對茶樹的枯萎狀況進行判釋，能有效協助災損評估作業。

水稻監測與應用

水稻是我國主要糧食作物，平均總產值達380億台幣。然而隨著氣候暖化現象加劇，稻作病蟲害的危害也日益加劇，因此如何掌握早期病蟲害特徵成為水稻防治的重要關鍵。由於稻作在不同健康狀況下，對於不同光源的吸收與反射程度亦有不同，利用此項特性，工研院與農試所利用無人機搭載高光譜儀搜集田間資料，針對水稻白葉枯病進行防治。高光譜儀擁有更寬更窄的光譜波段特性，可透過上百個波段之光譜進行成像，藉由高光譜分析找出各類目標物對應的波段，再透過光譜信息的分析與判釋，進行水稻健康指標的量化，藉此判釋病蟲害的早期跡象，及早進行防治。而高光譜儀的應用也常用來判釋水稻田間含氮量的高低，可用來作為施肥決策依據。

另一方面，針對稻熱病的防治，農試所也同樣利用無人機搭載多光譜儀進行稻熱病植株的拍攝，配合植病專家的調查，發現罹病率與NDVI值呈負相關。加上利用無人機搭載熱像儀進行植株溫度監測作業，研究結果顯示罹病度與NDVI值及溫度相關，未來可利用熱顯圖層配合植生指數圖層預測稻熱病發生情況。

無人機擁有高機動性、高效率、節省人力的優點，隨著科技技術的進步與發展，無人機應用的操作門檻及成本將越來越低，在農業的應用上也將越來越廣泛。搭配上日益發展的精準感測元件，以及如5G等更為快速、精準的傳輸系統，再加上產、關、學、研各單位的持續投入，相信透過無人機系統科技的輔助，能夠有效推動精準農業的發展。

參考資料：