在西班牙等欧洲葡萄种植区,传统的产量预测方法长期依赖人工抽样,即在有限样本株上统计果穗数、果粒数和单果重。这种点状测量往往难以全面反映整片田块的实际情况。近年来,随着精准农业理念在葡萄种植业的深入,无人机技术因其高分辨率成像能力,成为解决葡萄园复杂冠层结构监测难题的关键工具。
葡萄园环境特殊,行距窄且冠层覆盖不连续,对图像分辨率要求极高。无人机搭载的多光谱传感器能够获取厘米级分辨率的影像,通过计算植被指数(IVs),精准区分作物与土壤、阴影等背景。研究人员利用西班牙阿尔瓦塞特地区的莫纳斯特雷尔(Monastrell)葡萄园作为试验田,在2018年生长季进行了五次关键时期的无人机飞行,采集了绿光、红光、红边及近红外波段数据,并结合不同灌溉处理(包括干旱、优质水灌溉及不同盐分胁迫处理)进行验证。
研究结果显示,传统线性模型在预测产量时表现不佳,决定系数(R²)普遍低于0.5。然而,当引入人工神经网络(RNA)等机器学习算法处理多光谱数据时,预测精度显著提升,R²高达0.813,相对误差仅为3.794%。这表明葡萄产量与光谱特征之间存在高度非线性的复杂关系,唯有通过先进的算法模型才能有效挖掘数据价值。尽管该模型需要基于特定地块的实测数据进行校准,无法直接通用,但这恰恰为农户提供了“一地一策”的定制化产量预测服务。
相比卫星遥感,无人机在空间分辨率、时间灵活性及抗云层干扰方面具有显著优势,能够灵活应对葡萄园精细化管理需求。对于中国葡萄种植企业而言,这一技术路径极具参考价值。随着国内智慧农业的推进,将无人机多光谱监测与AI算法结合,不仅能解决人工测产成本高、效率低的问题,更能通过早期产量预测指导水肥管理和采收策略,助力中国葡萄产业向数字化、智能化转型。
