无人机在农科专业教学实践中的应用

李德涵　于旭东　蔡泽坪　罗佳佳

摘要近年来，无人机相关技术快速发展，其操作简便，在诸多领域得到了广泛的应用。本文以海南大学热带农林学院儋州校区农科，专业教学实践为例，探讨无人机在实践教学中的应用，分析了存在的问题，提出了建议，以期为无人机在农科专业教学实践中的应用提供参考关键词 无人机;农科专业;教学实践;应用;存在的问题;建议

中图分类号 G642.0

文献标识码 A

文章编号 1007-5739（2019）05-0252-02

无人机（Unmanned Aerial Vehicle），全称为无人驾驶飞机，是利用远程遥控设备和与飞行器相适应的软硬件操纵的不载人飞行器。飞控系统开源硬件技术成熟使无人机在技术上取得了较大突破，应用场景逐步扩展。预计至2025年，国内无人机航拍市场规模将达300亿元，农林植保方向市场规模将达200亿元，无人机产业市场总规模将达750亿元。无人机技术目前在农业植保、影视拍摄、物流、救灾、安保、遥感测绘、新闻报道、电力巡检等领域的应用越来越普遍。基于此，，现以海南大学热带农林学院儋州校区农科专业教学实践为例，探讨无人机在实践教学中的应用。

1无人机在教学实践中的应用

1.1航拍观察

在农科类教学实践中的植物调查等场景中，通过无人机配备的摄像头采集实习地点的高空影像资料，可根据航拍像片比例尺公式（焦距高度）计算调查面积，确定调查边界，并初步了解植被覆盖情况，在总结调查区域内植物种类时发挥定位作用，实现调查实习结果的可视化，提高学生学习的积极性。

1.2全景图像制作

全景技术是指通过获取整个场景的全角度图像资料，通过技术手段进行后期图片拼合，将平面照片整合形成“可操作，可交互”的全景景观（Panaramic）F。可以利用无人机制作野外全景景观，通过现代化教学手段向学生展示的同时，也可达到保存原始资料、拓展实习范围、提高学生学习积极性的效果，具体步骤如下.①先观察四周环境，确认起降点以及空域安全后操作无人机起”飞，选取要拍摄取景的地点，悬停至合适的高度（一般选取50m左右较为合适）。②为了方便后期拼接全景图像，应该使用手动档锁定相机拍摄参数，避免自动档自适应场景拍摄导致每张照片曝光不同，使后期图像产生缝隙.③利用DronePan软件拍摄原始素材，设置拍摄圈数为3圈，每圈拍摄6张图像，底部拍摄1张图像，共计19张素材。保存后开始拍摄。④回收无人机，导出素材.⑤将素材导人全景拼接软件，合成全景图，选取的全景拼接软件为PTGUI。由于无人机无法拍摄正上方角度的图片，因而合成后的原始全景图天空部分是缺失的，见图1（a）。⑥利用Photoshop等图像处理软件补全天空并进行简单调色，见图1（b）。⑦将完成的全景图上传至交互式全景图像制作平台（如720yun），生成可交互的全景图像。

1.3遥感测绘

在无人机上可配置各类专业成像传感设备，如高清摄像头、多光谱仪、热像仪等，以收集温度湿度距离、影像等低空环境数据，建立模型进行数据处理，进行土地資源测量、作物生长环境监测、作物健康及生长情况评估、病虫草害与自然灾害的发现预警与评估等工作网。

1.4生产上的其他应用

在无人机上安装喷洒配件和其他作业设备，用于各种农作任务，如播种、施肥喷洒农药等。实践表明，无人机作业操作简便精细度高。在植保等生产作业过程中应用无人机，可以大幅提高效率，显著降低劳动力成本。

2存在的问题

2.1专业人员数量不够

现阶段，虽然消费级、工业级无人机的普及范围广“，但无人机专业培训配套缺乏，直接造成国内持证飞手数量严重不足，“黑飞”现象严重，多数～飞手缺乏专业知识和技能支撑，无法发挥无人机操作精细简便、效率较高的优势，存在安全隐患。

2.2技术不够完善

2.2.1续航时间短。在农科专业教学实践中，尤其是野外实习范围普遍较广、环境复杂，现阶段无人机的续航难以满足长时间使用的实际需求。以拍摄全景视频为例，选用大疆Phantom3无人机，最长续航时间为25min（电池使用时间在最佳飞况下测得，或因环境和飞行方式不同而有所差异;标称）。拍摄高度50m，共19角度，有效距离为200m左右，平均拍摄时间6min，平均耗电量39%。在考虑安全的前提下，一次续航最多拍摄2个场景。全景拍摄耗时以及耗电量详见表1。

2.2.2飞行稳定性较差。教学安全是教学实践的重要前提。现消费级无人机的飞行稳定多依靠视觉定位系统GPS定位系统，在风中实际飞行行的稳定性较差，且常出现定位不准的现象，使用无人机自动返航降落功能时常出现定点偏差较大的问题，带来了一定的安全隐患。

2.2.3负载能力弱。大多数无人飞行器载重能力明显不足，对需要携带更多设备的植保无，人机更是如此，多数无人机只能通过大幅牺牲续航能力来增加负载。

2.3使用范围受限

由于技术不够完善，常见的无人机在适用范围上受限。尤其是雾气、风雨等不利天气条件对飞行的限制，极大地阻碍了无人机的普及。另外，农科专业野外实习中常见的高空建筑高大树木、山体等也会对视线、飞行路线、信号产生影响，限制了无人机的使用。

2.4成本较高

据调查，国内用于航拍的消费级无人机价格为3000～10000元，而功能较全面的工业级植保无人机动辄数万甚至数十万，致使高校在教学实践中采用较少，部分高校的应用局限于案例学习，极少有上机操作，难以大规模应用。

3建议

3.1加强监管，完善政策

建立健全无人机领域相关监管政策，规范管理流程，完善培训体系。如民用无人驾驶航空器系统驾驶员合格证（中国AOPA），降低相关合格证发放I门槛，推动行业健康发展;对高校尤其是涉农院校进行专项补助，鼓励其弓进无人机相关人才、设备与技术，丰富教学教研实践手段。

3.2高校加强对教师和学生的培训

高校应尽快完善无人机飞行培训体系，确保相关专业师生能安全进行无人机飞行作业，做到持证飞行。

3.3在实际操作中积极思考，探索更多应用场景

无人机行业发展前景巨大，技术发展速度快，应探索“无人机+”行业的模式，拓展更多应用场景，提出切实可行、全面完善的解决方案，将无人机技术与科研教学乃至生产实践的各个方面进行深度融合。

4参考文献

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