我國糧食種植者需要提高糧食產(chǎn)量，以養(yǎng)活不斷增長的世界人口。光學(xué)傳感器用于確保適當(dāng)?shù)耐寥拦芾聿⑻岣咿r(nóng)場效率，以彌補農(nóng)業(yè)方面的勞動力短缺。

　　農(nóng)業(yè)面臨需求增長的挑戰(zhàn)

　　糧食需求的較大驅(qū)動力，人口和收入繼續(xù)上升，到2050年，世界人口預(yù)計將達到91億，而2016年為74億。根據(jù)《食品和農(nóng)業(yè)狀況》的報告，全球農(nóng)民須將糧食產(chǎn)量比2007年的水平提高70％，才能滿足更大的人口需求。 ?聯(lián)合國農(nóng)業(yè)組織。

　　農(nóng)民的年齡也是一個問題，老齡化的種植者將離開該行業(yè)，而缺少年輕的種植者來替代它們。預(yù)計農(nóng)場合并非常重要且很快，一人經(jīng)營將變成中型或大型企業(yè)。

　　應(yīng)對糧食增產(chǎn)的挑戰(zhàn)

　　為了顯著提高糧食產(chǎn)量，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)須在土壤管理方面實施技術(shù)。監(jiān)測系統(tǒng)正在完善，其功能包括連續(xù)的植物生長傳感器，土壤濕度傳感器和微氣候跟蹤。數(shù)據(jù)被提供給移動設(shè)備和計算機以立即采取行動，該技術(shù)可以減少化學(xué)藥品的使用并降低對環(huán)境的影響。

　　可以使用光學(xué)傳感器，通過利用生長在植物上的光的反射率，實時測量和記錄有關(guān)作物和土壤的數(shù)據(jù)。傳感器可以告訴施藥者向健康植物施以更少的氮，向較弱的不健康植物施以更多的氮。該技術(shù)不是基于環(huán)境光，因此可以在白天和晚上使用光學(xué)傳感器。

　　有機物質(zhì)是土壤中氮的主要來源。存在的有機物質(zhì)越多，土壤產(chǎn)生的氮就越多。由于有機物濃度變化，土壤中氮的利用率變化很大。排水不良和水分分布不均會導(dǎo)致反硝化作用。光學(xué)傳感器可以通過監(jiān)測作物活力并基于植物生物量和氮含量來確定氮含量。

　　光學(xué)傳感器通過檢測近紅外，中紅外和偏振光譜中不同的光反射頻率來測量土壤特性。傳感器放置在車輛，無人機，高空作業(yè)平臺和衛(wèi)星上。收集并處理土壤反射率和植物顏色數(shù)據(jù)。光學(xué)傳感器可以確定土壤中的粘土，有機物和水分含量。