迪爾斯指出，無人機(jī)應(yīng)用對于大型育種企業(yè)非常實(shí)用，它們每年要測試數(shù)十萬個(gè)潛在品種。如果利用這項(xiàng)技術(shù)，能夠讓植物育種學(xué)家節(jié)省時(shí)間和精力，新品種就可以被更快地開發(fā)出來供農(nóng)民使用，這是一個(gè)受歡迎的改進(jìn)。
研究人員開發(fā)了一種算法，將無人機(jī)獲取的圖像與用傳統(tǒng)方法(通過田間研究)衡量的蠶豆成熟度數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。我們用無人機(jī)進(jìn)行的成熟度預(yù)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(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)到93%，但是，迪爾斯說，如果沒有無人機(jī)自身固有的局限性，他們可能會(huì)做的更好。例如，無人機(jī)只能在陽光明媚和風(fēng)力較小的日子里飛行。
對于它們在提高農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的效率和準(zhǔn)確率方面，無人機(jī)得到了越來越多的認(rèn)可，尤其是2016年8月新的FAA(聯(lián)邦航空局)規(guī)則生效后，本研究是首批利用無人機(jī)優(yōu)化育種實(shí)踐的研究。迪爾斯指出，該應(yīng)用對于大型育種企業(yè)非常實(shí)用，它們每年要測試數(shù)十萬個(gè)潛在品種。如果利用這項(xiàng)技術(shù)，能夠讓植物育種學(xué)家節(jié)省時(shí)間和精力，新品種就可以被更快地開發(fā)出來供農(nóng)民使用，這是一個(gè)受歡迎的改進(jìn)。
論文，“基于無人機(jī)平臺(tái)，提升大豆估產(chǎn)方法和植物成熟度預(yù)測的開發(fā)方法”已經(jīng)發(fā)表在《環(huán)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(xué)。
植物育種學(xué)家每次會(huì)栽培數(shù)千個(gè)潛力品種；直到現(xiàn)在，對植物關(guān)鍵特征的觀察都是人工完成的。在一項(xiàng)新的研究中，在對潛力品種的測試?yán)?，無人駕駛飛行器，或無人駕駛飛機(jī)，可成功地用來遠(yuǎn)程評(píng)估和預(yù)測大豆成熟時(shí)間。使用無人機(jī)來完成這項(xiàng)工作可以大大減少評(píng)估新作物所需的工時(shí)。
“農(nóng)民可能會(huì)有100英畝土地，只種植一個(gè)大豆品種，而植物育種學(xué)家可能會(huì)在10英畝土地上種植1萬種潛在品種。農(nóng)民可以快速地確定田地里的單一大豆品種什么時(shí)候才能收割。但是，在秋天，植物育種學(xué)家必須反復(fù)走過實(shí)驗(yàn)田，以確定每種潛在作物的成熟時(shí)間，”伊利諾伊大學(xué)大豆育種家布瑞恩迪爾思解釋說。
“我們每三天都必須進(jìn)行檢查，”碩士生內(nèi)森施米茨補(bǔ)充道。“在一年中的收獲季節(jié)里，這要花費(fèi)我們大量的時(shí)間。而且田地里有時(shí)候很熱，有時(shí)候又很泥濘。”
為了簡化工作，一個(gè)跨學(xué)科的研究團(tuán)隊(duì)，包括植物育種學(xué)家，計(jì)算機(jī)科學(xué)家，工程師和地理信息專家都轉(zhuǎn)向無人駕駛飛行器——俗稱無人機(jī)領(lǐng)域的研究。
“當(dāng)無人機(jī)能夠?yàn)槲覀兯茫覀儗⒀芯咳绾尾拍軐⑦@項(xiàng)新技術(shù)應(yīng)用到育種領(lǐng)域。這是首次嘗試，我們試圖把復(fù)雜的事情簡單化，”迪爾斯說。
其中一個(gè)目標(biāo)是，利用裝載在無人機(jī)上的攝像頭，以及復(fù)雜的數(shù)據(jù)和成像分析技術(shù)，預(yù)測蠶豆的成熟時(shí)間。“我們利用多光譜成像技術(shù)，”施米茨解釋說。“我們在程序中建立一個(gè)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?nèi)绾螌⒊墒炫c不成熟植物區(qū)分開的依據(jù)。”
