كيفية استخدام الطائرات بدون طيار الزراعية في الزراعة الدقيقة؟

تُستخدم الطائرات بدون طيار لأكثر من مجرد أغراض عسكرية. يمكن للطائرات بدون طيار الزراعية الآن مساعدة المزارعين والشركات الزراعية في الحفاظ على أراضيهم بشكل أكثر فعالية وكفاءة.

أدى نمو إنتاج الأغذية ومتطلبات الاستهلاك في الصناعة الزراعية المعاصرة إلى نقطة تحول حاسمة، حيث تتقلص الإمدادات الغذائية العالمية بشكل أسرع من أي وقت مضى وترتفع أسعار السلع الأساسية بشكل غير مسبوق.

ويتعرض المهندسون الزراعيون والمزارعون في جميع أنحاء العالم لضغوط متزايدة لتعزيز الإدارة الفعالة للموارد في مواجهة تضاؤل الموارد المالية، في حين أدت ظاهرة “من المزرعة إلى الطبق” إلى زيادة الضغط من أجل تحسين إمكانية تتبع المنتجات الغذائية حيث أصبح العملاء مهتمين للغاية بمصادر الأغذية التي يتم شراؤها وكيفية إنتاجها.

بالإضافة إلى ذلك، فإن محاولات الصناعة الزراعية للحفاظ على أمن سلسلة التوريد تزداد تعقيدًا بسبب تغير المناخ.

كيف تُستخدم الطائرات بدون طيار في الزراعة الدقيقة؟

أصبحت الطائرات بدون طيار أكثر شيوعًا في الزراعة كجزء من خطة زراعية مستدامة شاملة، مما يسمح للمهندسين الزراعيين والمزارعين بالمساعدة في تبسيط العمليات مع الحصول على معلومات مهمة عن محاصيلهم من خلال بيانات شاملة و تحليلات الطبوغرافيا.

على سبيل المثال، يتم تبسيط عملية مراقبة المحاصيل من خلال المعلومات الواردة من الطائرات بدون طيار الزراعية التي يتم تطبيقها بعد ذلك في تطوير وتنفيذ التحسينات المستمرة مثل التعديلات في استخدام الأسمدة أو وضع الخنادق.

وباستخدام مواقع النظام العالمي لتحديد المواقع في نقاط مختلفة على طول الطريق، بدلاً من طرق جمع البيانات التي تستهلك الكثير من العمالة والوقت الطويل، يمكن تتبع الطعام بشكل موثوق من المزرعة إلى الطبق.

دور الطائرات الزراعية بدون طيار في الزراعة الدقيقة

في الزراعة الدقيقة، تُستخدم الطائرات بدون طيار في مجموعة متنوعة من المهام التي تتراوح بين أخذ عينات التربة وتحليل المحاصيل الحقلية للزراعة واستخدام المبيدات.

يمكن الجمع بين الطائرات بدون طيار في الزراعة مع تقنيات التصوير المختلفة مثل التصوير الفائق الطيفية والمتعدد الأطياف والحراري وما إلى ذلك لتزويد المزارعين بمعلومات زمنية وموقعية محددة عن صحة المحاصيل والإصابات الفطرية واختناقات النمو وما إلى ذلك.

تُعد الطائرات بدون طيار فعالة للغاية في تتبع مساحات شاسعة من الأراضي الزراعية بعناية، مع مراعاة معايير مثل الميل والارتفاع، على سبيل المثال، لاكتشاف نظام الزراعة الأكثر فعالية.

والأهم من ذلك، يمكن استخدام الدقة العالية لبيانات الطائرات بدون طيار لقياس خصوبة المحاصيل، مما يمكّن المهندسين الزراعيين من استخدام الأسمدة بدقة كبيرة، وتقليل الفاقد، وتصميم أو إصلاح أنظمة الري.

بعد الكوارث الطبيعية، مثل الفيضانات، يمكن أن تكون هذه التكنولوجيا مفيدة بشكل خاص في مساعدة المزارعين على مسح الأضرار التي لحقت بالأراضي التي قد يتعذر الوصول إليها إذا كنت تسير على الأقدام. فيما يلي بعض أدوار الطائرات بدون طيار في الزراعة الدقيقة:

1. مسح المحاصيل ورسم الخرائط

في حين أن تقييم المحاصيل كان يجب أن يتم يدويًا أو سيرًا على الأقدام أو من جرار أو باستخدام تكنولوجيا الأقمار الصناعية باهظة الثمن، فإن الطائرات بدون طيار في الزراعة تتيح لنا الآن تحليل صحة الغطاء النباتي من السماء في غضون دقائق.

على سبيل المثال، يمكن استخدام التصوير الفوتوغرافي بالطائرات بدون طيار بفاصل زمني لمراقبة نمو المحصول وتطوره بدقة على مدى عدة أيام أو أسابيع، كما أن رسم خرائط المؤشر الموحد للغطاء النباتي غير المُنظَّم (NDVI) الذي تعتمد عليه الطائرات بدون طيار، والذي يستخدم أجهزة استشعار متخصصة، مفيد للغاية لتحليل مستويات الكلوروفيل، والكشف عن الحشرات والآفات والأمراض، وتحديد الأعشاب الضارة وقياس مستويات إجهاد النبات.

ومن ثم يستطيع المزارعون التعامل مع المشكلات على الفور وإجراء التعديلات الأساسية عند الحاجة إليها لضمان زيادة الإنتاجية. وهذا يعني بشكل أساسي أن المزارعين قد يكونون أكثر انتباهاً إلى حد كبير لاحتياجات محاصيلهم المتغيرة باستمرار.

تعتبر عملية رسم الخرائط لمسح المحاصيل باستخدام طائرة بدون طيار عملية بسيطة جداً. تأتي العديد من الطرازات الحديثة للطائرات الزراعية بدون طيار مزودة ببرنامج تخطيط الطيران الذي يمكّن المشغل من رسم شكل حول المنطقة المراد تغطيتها. ثم يقوم البرنامج بعد ذلك بتصميم مسار الطيران تلقائيًا، وفي بعض الحالات، يقوم بإعداد لقطات صور الكاميرا.

أثناء التحليق، تلتقط الطائرة بدون طيار الصور تلقائياً باستخدام مستشعرات مدمجة وكاميرا مدمجة على متنها، وتستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لحساب وقت التقاط كل لقطة. ومع ذلك، إذا كانت طائرتك بدون طيار تفتقر إلى هذه الميزات التلقائية، فيجب أن يقوم شخص واحد بتشغيل الطائرة بدون طيار بينما يقوم الآخر بالتقاط الصور.

2. مكافحة الحشائش الضارة ومكافحة الآفات

يحدث فشل المحاصيل بسبب الأعشاب الضارة والآفات في جميع المحاصيل الرئيسية تقريبًا، بما في ذلك القمح وزيت النخيل وفول الصويا والأرز والبطاطس والقطن والذرة. وللزراعة الدقيقة مجموعة واسعة من التطبيقات والاستخدامات في البيئات الزراعية، بما في ذلك إدارة الأعشاب الضارة والآفات.

وهي مزودة بكاميرات متخصصة وأجهزة استشعار قادرة على اكتشاف أعشاب وآفات محددة، بالإضافة إلى تقنية النظام العالمي لتحديد المواقع (GPS) القادرة على توفير معلومات عن الموقع لرسم الخرائط الميدانية، ويمكنها المساعدة في تتبع مناطق هائلة بشكل صحيح في غضون ثوانٍ.

تتيح الطائرات بدون طيار في الزراعة تخطيطًا أكثر دقة لاستراتيجية مكافحة الأعشاب الضارة، مما يزيد من كفاءة الطرق الميكانيكية ويقلل من نمو مبيدات الأعشاب، مما يؤدي إلى انخفاض التكاليف وتباطؤ مقاومة الأعشاب الضارة وزيادة التنوع البيولوجي.

يمكن للطائرات بدون طيار الزراعية أن تغطي العديد من الهكتارات في غضون دقائق من خلال التحليق فوق الحقل وإرسال بيانات مصورة لتحديد الأعشاب الضارة والآفات. وعلاوة على ذلك، يمكن للمزارعين والشركات التعامل مع الأعشاب الضارة والآفات في أسرع وقت ممكن قبل أن تضر بالمحصول بأكمله.

3. فحص التربة

تُستخدم في كثير من الأحيان لفحص حالة التربة. في المنهجية الزراعية التقليدية، هناك عدة مراحل لفحص الأرض، مثل زيارة الحقل يدويًا باستخدام المعدات ومراجعة عينات التربة لمختلف البارامترات.

من ناحية أخرى، يمكن للمزارعين والأكاديميين مشاهدة المؤشرات الحيوية لجودة التربة بعد فترة طويلة من زراعة البذور، وذلك بفضل تقنيات مراقبة الأراضي المحسنة.

يمكن للطائرات بدون طيار لدراسة التربة والدراسة الميدانية أن تساعد في مراقبة التربة وكثافة النباتات طوال موسم النمو لتجنب “المفاجآت” في وقت لاحق.

يمكن أن يساعد أخذ عينات التربة الاستباقية هذه باستخدام الطائرات بدون طيار الزراعية المزارعين في استباق أي مشاكل وإجراء التعديلات حسب الحاجة (على سبيل المثال، تعديل الري, ، إضافة النيتروجين سماد, إلخ) من أجل تعظيم صحة المحاصيل.

يعتبر تكوين التربة ومراقبة حالتها أمرًا بالغ الأهمية لعمليات الزراعة الحديثة. وكلما كانت البيانات أكثر دقة، كما هو الحال مع معظم الأشياء، كان ذلك أفضل.

يمكن للمزارعين إصدار أحكام أكثر استنارة حول مكان زراعة المحاصيل ومتى يجب إجراء تعديلات باستخدام خرائط جودة التربة متعددة الأطياف لحقولهم. ونتيجة لذلك، ومع اتباع نهج أكثر استدامة في إدارة الأراضي، ستكون المحاصيل أكبر وأكثر صحة.

4. الري وإدارة المياه

المياه سلعة ثمينة ذات أهمية بالغة لنجاح جميع العمليات الزراعية، لذا يجب إدارتها بشكل صحيح. وهنا يأتي دور التصوير الحراري بالطائرات بدون طيار، الذي يستخدم أجهزة استشعار حرارية لتوفير صورة تشير إلى محتوى الرطوبة في الأرض.

وبفضل هذه المعلومات، يمكن إصدار أحكام مستنيرة بشأن عمليات الري لضمان حصول مناطق المزرعة التي تحتاج إلى المزيد من المياه على المياه، في حين أن المناطق الرطبة بالفعل لا يتم الإفراط في ريها.

في نهاية المطاف، تساعد في جعل الزراعة علمًا أكثر دقة بكثير من خلال توفير الفوائد المذكورة أعلاه. فمشاكل المياه والري ليست مكلفة فحسب، بل يمكن أن تقلل أيضاً من إنتاج المحاصيل. يمكن استخدام المسح بالطائرات بدون طيار لتحديد هذه المشاكل قبل أن تصبح مشكلة.

5. إدارة الرش

ميزة أخرى للطائرات بدون طيار الزراعية الدقيقة هي الاستخدام الفعال والكفء للأسمدة. حيث يمكن للطائرات بدون طيار استخدام تكنولوجيا الاستشعار المتقدمة لتحديد الأماكن التي تحتاج إلى مغذيات إضافية بالضبط، مما يسمح باستخدامها في الأماكن التي تحتاج إليها فقط.

الطائرات بدون طيار في الزراعة هي أيضًا أجهزة رش فعالة جدًا، قادرة على توصيل الكمية الصحيحة من غذاء النبات بدقة في الوقت المناسب تمامًا، مما يقلل بنجاح من كمية الأسمدة التي يتم تصريفها بنسبة تصل إلى 201 تيرابايت 3 تيرابايت. وهذا لا يقلل من تكاليف الزراعة فحسب، بل يوفر أيضًا الأضرار البيئية المفرطة.

أنواع الطائرات بدون طيار المستخدمة في الزراعة

تأتي المركبات الجوية غير المأهولة في مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام، ويمكن تصنيفها إلى الفئات التالية:

طائرات بدون طيار ثابتة الجناح

تستخدم الأجنحة الثابتة الرفع والسحب للحفاظ على الارتفاع بنفس الطريقة التي تعمل بها الطائرات. إنها بسيطة إلى حد ما في التشغيل. لها جناح غير متحرك ومروحة تسمح لها بالتحرك للأمام.

بسبب تصميمه، يجب أن يتحرك دائمًا بالنسبة للهواء المحيط به ليبقى محلقًا. ونتيجة لذلك، يمكن للرياح أن تؤثر بشكل كبير على تشغيله.

قيد آخر هو أن الطائرات بدون طيار الأكبر تتطلب منطقة مدرج للإطلاق والاستعادة، بينما يمكن إطلاق الأصغر يدوياً واستعادتها بالهبوط على سطح ناعم.

2. طائرات بدون طيار هجينة ذات إقلاع وهبوط عمودي ثابتة الجناح

فئة جديدة من الطائرات الهجينة التي يمكنها الإقلاع والهبوط عموديًا تجمع بين فوائد الطائرات المسيرة ذات الأجنحة الثابتة (التي تحلق) والقدرة على التحويم (الطيران في مكان واحد).

تجمع طائرات الدرون الهجينة ذات أجنحة ثابتة والإقلاع والهبوط العمودي (VTOL) بين خصائص المركبات الجوية بدون طيار (UAV) والقدرة على الطيران في موقع واحد مع الحفاظ على السمات الهجينة.

يمكن لهذه الطائرات أن تقلع من نقطة واحدة وتحلق عموديًا لفترة طويلة من الوقت بسبب هذه الوظيفة.

3. طائرات مسيرة متعددة

تُعد طائرات المسيرات متعددة المراوح الأكثر شيوعًا في مجال رسم الخرائط والنمذجة. تتكون هذه الطائرات من هيكل وأربعة محركات تشغل المراوح المناسبة. تُعد الطائرات متعددة المراوح خيارًا رائعًا للتصوير الجوي نظرًا لحجمها الصغير وتحكمها المتميز.

يمكنها ببساطة التحليق والإقلاع عموديًا، مما يمنحها قدرة أكبر على المناورة. وبسبب تصميمها، يمكنها أيضًا دعم وزن أعلى. يمكن للطائرة متعددة المراوح نقل سلع مثل كاميرا DSLR أو عناصر أخرى تسمح لها بالتحرك.

يمكنها التنقل بسهولة في المساحات الضيقة. تتيح أجهزة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للطائرات بدون طيار التحليق واتباع مسار محدد مسبقًا باستخدام نقاط الطريق.

4. طائرة هليكوبتر أحادية الدوار

تتمتع طائرات الهليكوبتر أحادية الدوارة بدون طيار بمزايا أكثر من الأنواع الأخرى. فهي مزودة بآلية تحكم بالغاز لتعزيز القدرة على التحمل.

تؤكد المعايير الديناميكية الهوائية أن شفرات الدوار الأكبر حجماً تؤدي إلى دوران أقل وموثوقية أكبر للنظام. ونتيجة لذلك، فإن طائرات الهليكوبتر ذات الدوار الواحد أكثر عملية من الأنواع الأخرى. تستفيد الزراعة من شفرات الدوار الأطول لطائرات الهليكوبتر ذات الدوار الواحد.

5. طائرة بدون طيار مقيدة

المركبة المقيدة بسلك هي طائرة بدون طيار نموذجية يتم ربطها بسلك للتخلص من الحاجة إلى جهاز تحكم عن بعد. وبالتالي، فإن حركة الطائرة بدون طيار مقيدة بالسلك. علاوة على ذلك، تأتي الطائرات بدون طيار المقيدة بسلك في مجموعة واسعة من التكوينات.

يمكن أن تتراوح من طائرة بدون طيار عادية تتحرك وفقًا للسلك إلى طائرة بدون طيار متصلة بسلك دقيق ولها مصدر طاقة ثابت للطيران اللانهائي.

وفقًا لجمعية الأنظمة غير المأهولة الدولية ، سيتم استخدام 80 في المائة من الطائرات بدون طيار (UAVs) للأغراض الزراعية في المستقبل القريب.

ولكن إلى أي مدى يستعد القطاع الزراعي لاستخدام الطائرات بدون طيار؟ وما مدى استعدادهم لتشغيلها بالكامل في المزرعة؟

الأسئلة الشائعة

في أي فصل يقومون بتحليلات المحاصيل باستخدام الطائرات بدون طيار؟

تُستخدم الطائرات بدون طيار عادةً لتحليل المحاصيل خلال موسم النمو، وهو الوقت الذي تنمو فيه المحاصيل وتتطور بنشاط. تتوافق هذه الفترة عادةً مع أشهر الربيع والصيف، اعتمادًا على المحصول المحدد والموقع.

من خلال استخدام الطائرات المسيرة في هذا الموسم، يمكن للمزارعين الحصول على بيانات آنية حول صحة المحاصيل، وتحديد المناطق التي تثير القلق، واتخاذ قرارات مستنيرة لتحسين إدارة المحاصيل وزيادة الإنتاجية.

2. ما هو المورد الطبيعي الذي يمكننا المساعدة في حمايته عن طريق استخدام الطائرات بدون طيار والتطبيق الدقيق للمدخلات؟

يمكن أن يساعد استخدام الطائرات بدون طيار والتطبيق الدقيق للمدخلات في حماية الموارد المائية. من خلال استهداف تطبيق الأسمدة والمبيدات الحشرية والري بدقة، يمكن للمزارعين تقليل الجريان السطحي وتسرب هذه المواد إلى المسطحات المائية. توفر الطائرات بدون طيار تصويرًا عالي الدقة وجمعًا للبيانات، مما يسمح للمزارعين بتحديد مناطق التطبيق المفرط أو الناقص وتعديل المدخلات وفقًا لذلك.

٣. كيف يتم تشغيل الطائرة بدون طيار؟

عادةً ما تتضمن عملية تشغيل الطائرة بدون طيار الخطوات التالية: أولاً، تأكد من أن الطائرة بدون طيار مشحونة بالكامل وأن المكونات الضرورية، مثل وحدة التحكم عن بعد والجهاز المحمول، متصلة.

ثانياً، قم بإجراء فحص ما قبل الرحلة، وتحقق من أن مستشعرات الطائرة بدون طيار ومراوحها وكاميرتها تعمل بشكل صحيح. ثالثاً، خطط لمسار الرحلة وحدد نقاط المسار إذا لزم الأمر باستخدام برنامج التحكم الخاص بالطائرة بدون طيار.

أخيرًا، قم بإطلاق الطائرة بدون طيار، وقم بمناورتها باستخدام وحدة التحكم عن بعد، وراقب بث الفيديو المباشر أو الصور الملتقطة للتحليل. يعد اتباع اللوائح المحلية وممارسة تقنيات الطيران الآمنة أمرًا مهمًا أيضًا لتشغيل الطائرات بدون طيار بنجاح.

٤. كيف تجمع الطائرات بدون طيار البيانات؟

تجمع الطائرات بدون طيار البيانات من خلال أجهزة استشعار وتقنيات مختلفة على متنها. قد تشمل هذه المستشعرات الكاميرات والمستشعرات الحرارية ومستشعرات LiDAR (الكشف عن الضوء وتحديد المدى) والمستشعرات متعددة الأطياف. أثناء تحليق الطائرة بدون طيار فوق المنطقة المستهدفة، تلتقط هذه المستشعرات الصور أو الفيديو أو البيانات الأخرى. ثم يتم نقل البيانات التي تم جمعها وتخزينها على الطائرة بدون طيار أو نقلها إلى جهاز كمبيوتر لتحليلها.