從10年前研究低空遙感技術(shù)時的蹣跚起步，到10年后技術(shù)成果領(lǐng)先國際水平的頂尖專家，白由路用10年的時間完成了中國農(nóng)業(yè)低空遙感技術(shù)，從開始時的航模飛行30%的成功率再到今天90%以上的成功率，中國農(nóng)業(yè)低空遙感技術(shù)創(chuàng)造了中國農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程上的一個傳奇。

中國農(nóng)業(yè)低空遙感第一人白由路（3sNews 配圖）

 　　 白由路，中國植物營養(yǎng)研究室主任、中國植物營養(yǎng)學(xué)會秘書長、國家測土施肥中心實驗室主任、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研究員、博士生導(dǎo)師。

　　“你們非常了不起，你們的技術(shù)遠遠領(lǐng)先國際先進水平。”2009年7月20日，瑞典農(nóng)業(yè)和環(huán)境工程研究院智能農(nóng)業(yè)研究組一行，來到位于中國農(nóng)科院的中國植物營養(yǎng)研究室，在聽取和觀看了白由路研究員的相關(guān)介紹后，發(fā)出由衷地稱贊。隨后的一年多時間里，來自歐美的一些農(nóng)業(yè)專家相繼來到白由路研究員所在的研究室，進行觀摩、交流學(xué)習(xí)。 2011年新春伊始，北京周報網(wǎng)記者來到中國農(nóng)科院植物營養(yǎng)研究室，對“中國農(nóng)業(yè)低空遙感技術(shù)”的帶頭人——白由路研究員進行了專訪。

　　靈感源于一家“航模店”

　　現(xiàn)代遙感技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)有20多年的歷史，它在作物認別、面積量算、作物長勢監(jiān)測、災(zāi)害評估和產(chǎn)量估計等方面取得了較大的成績，然而在10年前的中國，對該領(lǐng)域里的研究卻幾乎是一項空白。

　　2000年春節(jié)剛過，正在潛心研究農(nóng)業(yè)低空遙感技術(shù)適用與精準農(nóng)業(yè)課題

　　的白由路像往常一樣來到離家不遠的皂君廟街邊散步，在過路口的時候，他無意間發(fā)現(xiàn)了路邊有一家航模店。稍作停頓后，他走進這家航模店，并熱情地與店主攀談起來。在這剎那間，這家航模店給了他研究的靈感。

　　當(dāng)時，國際上用于1000米以下的低空遙感的運載工具主要有輕型飛機、航模、飛艇和氣球等。由于輕型飛機受航空飛行管制、起降條件、飛行安全等因素的影響，作業(yè)費用一般較高，很少用于農(nóng)業(yè)遙感研究;飛艇和氣球由于其受氣象條件和自身穩(wěn)定性的影響，不能用于農(nóng)業(yè)作業(yè)。在西方一些發(fā)達國家，低空遙感中經(jīng)常使用的是航模，或稱微型無人飛機。在微型無人飛機中，主要有固定翼和直升機兩種，由于直升機飛行高度低，距離短，所以，以固定翼型無人飛機使用較為普遍。固定翼型無人機操作簡單、造價低，能有一定的飛行高度和距離，是低空遙感較為理想的運載工具。

　　在路邊小店看到航模后，白由路決心讓飛機航模成為中國農(nóng)業(yè)低空遙感的運載工具。

　　農(nóng)業(yè)低空航模的研究剛開始，白由路和他的助手們就遇到了難題。原來，普通的飛機航模由于自身載重等問題，遙感技術(shù)的傳感器不能和航模一起飛上天，從而就無法獲取各種監(jiān)測圖像和數(shù)據(jù)。

　　科研還要繼續(xù)，如何解決飛機自身載重問題?白由路和科研組的成員首先想到了從相關(guān)科研機構(gòu)聘請專業(yè)人士幫助設(shè)計所需要的飛機器，可就光設(shè)計費用這一塊就讓他們沒有了底氣，設(shè)計出能達到飛行要求的飛行器少則幾萬，多則十幾萬、幾十萬，這些錢從哪里來?最后，他們決定自己來設(shè)計飛行器，解決航模載重作業(yè)問題。

　　為了能早日制造出自己設(shè)計的飛行器，白由路找來了很多關(guān)于制造飛機航模的理論書籍，潛心學(xué)習(xí)。“現(xiàn)在想起來都覺得不可思議，從來沒有接觸過類似的研究，那時候竟能靜下心來一點一點地學(xué)習(xí)。”白由路說。功夫不負有心人，經(jīng)過一段時間的學(xué)習(xí)和反復(fù)實踐后，白由路和他的助手們設(shè)計的飛行器終于能載著傳感器工作系統(tǒng)裝置飛上天了。

　　自己動手設(shè)計的航模飛上天，這并沒有給白由路和他的科研團隊帶來太多的興奮，因為航模只是帶著傳感系統(tǒng)飛上了天，不能正常飛行和系統(tǒng)不能正常開展監(jiān)測工作又給了他們一次打擊。

　　“面對一次次的失敗，有時也很沮喪，可再反過頭來想想，從一個完全不懂航模技術(shù)的門外漢到自己設(shè)計制造的東西飛上天，這就是一次很了不起的嘗試。”在接下來的日子里，白由路和助手們再一次向困難發(fā)起挑戰(zhàn)，經(jīng)過3年多的研究和錘煉，他們研制的無人低空遙感技術(shù)獲得了成功。并且他們設(shè)計的航模無跑道彈射起飛技術(shù)還獲得了國家專利。

　　從手動飛行控制到自動飛行控制

　　據(jù)白由路研究員介紹，為了提高飛行器的地面控制精度，目前他們用于低空遙感的飛行器由兩套系統(tǒng)組成。一套是手動比例遙控系統(tǒng)，另一套是自動飛行控制系統(tǒng)。在2005年以前，他們使用的就是手動比例遙控系統(tǒng)，雖然手動系統(tǒng)可以單獨使用，但由于其操作控制只能靠人眼進行判斷，特別是在高度控制、速度控制和航線控制方面都有較大的局限性，所以很難達到預(yù)期目的。

　　“當(dāng)時從手控到自控的轉(zhuǎn)變我們也費了很大的力氣，買來的自控系統(tǒng)達不到我們的要求，這就要求我們對其進行整體的改造，現(xiàn)在可以靈活運用的自控系統(tǒng)完全是靠我們自己一點一點的鉆研出來的。”說到這里，白由路研究員滿腹的感慨。

　　隨著數(shù)碼照相機和CCD技術(shù)的發(fā)展，白由路和他的科研組把數(shù)碼照相機作為了低空遙感的傳感器。他告訴記者，這種數(shù)碼相機傳感器更易于地面的監(jiān)控，可以將數(shù)碼相機的取景器用PAL或NTSC制式傳送到地面，避免了普通相機以前經(jīng)常出現(xiàn)的盲拍，使空中拍攝成功率大為提高;其次，數(shù)碼照的照片易于計算機處理，減少了膠片在洗印過程中產(chǎn)生的色偏等問題;另外，由于CCD的感光范圍在可見光到紅外波段，數(shù)碼相機稍加改造即能進行紅外波段的反射光譜研究。數(shù)碼相機的使用大大提高了他們工作的效率，這也是他們在研究中的又一次新的突破。

　　在2010年年底的中央農(nóng)村工作會議上，穩(wěn)定發(fā)展糧食生產(chǎn)被作為今年“三農(nóng)”工作的首要任務(wù)。在談到低空遙感技術(shù)應(yīng)用于中國農(nóng)業(yè)的發(fā)展前景時，白由路說：“目前，糧食播種面積不可能再擴大，只能在提高單產(chǎn)上下力氣，而我們的低空遙感技術(shù)恰恰能解決這一問題，因為在我國高產(chǎn)糧田里有20%至30%的作物會受到營養(yǎng)和生長方面的影響，嚴重時甚至可能使作物絕收，通過低空遙感技術(shù)我們可以及時方便地發(fā)現(xiàn)作物生長異常，采取補救措施，從而達到糧食作物增產(chǎn)的目的，可以說低空遙感技術(shù)是提高中國土地單產(chǎn)的制勝法寶。”

　　精準農(nóng)業(yè)：

　　精準農(nóng)業(yè)是按照田間每一操作單元(區(qū)域、部位)的具體條件，精細準確地調(diào)整各項土壤和作物管理措施，最大限度地優(yōu)化使用各項農(nóng)業(yè)投入，以獲取單位面積上的最高產(chǎn)量和最大經(jīng)濟效益，同時保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，保護土地等農(nóng)業(yè)自然資源，精準農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)是地塊內(nèi)的空間變異。所以，利用低空遙感是最快速和最實時的監(jiān)測土壤和作物地塊內(nèi)空間變異的方法之一。