نموذج آلي للكشف عن حدود الحقول للزراعة الدقيقة من GeoPard

أكملت شركة GeoPard بنجاح تطوير نموذج آلي للكشف عن حدود الحقول باستخدام صور الأقمار الصناعية متعددة السنوات، والكشف الدقيق عن السحب والظلال، والخوارزميات الخاصة المتقدمة، بما في ذلك الشبكات العصبية العميقة.

حقق نموذج الكشف الميداني GeoPard دقة متطورة بلغت 0.975 على مقياس التقاطع على الاتحاد (IoU), تم التحقق من صحتها عبر مناطق وأنواع محاصيل متنوعة على مستوى العالم.

اطلع على هذه الصور لرؤية النتائج في ألمانيا (يبلغ متوسط مساحة الحقل 7 هكتارات):

1 – صورة خام من القمر الصناعي Sentinel-2

2 – صورة فائقة الدقة من القمر الصناعي Sentinel-2 بواسطة GeoPard (بدقة متر واحد)

3- حدود الحقول المجزأة،, 0.975 مقياس دقة التقاطع على الاتحاد (IoU)،, عبر مناطق دولية متعددة وأنواع محاصيل متنوعة.

سيتم قريباً دمج هذه الميزة مع واجهة برمجة التطبيقات (API) وتطبيق GeoPard. تساعد هذه الطريقة الآلية والفعّالة من حيث التكلفة في التنبؤ بالمحاصيل، وتعود بالفائدة على المؤسسات الحكومية، كما تُسهّل على مُلّاك الأراضي الكبيرة الذين يحتاجون غالباً إلى تحديث حدود حقولهم بين المواسم.

يعتمد نهج GeoPard على اتجاهات الغطاء النباتي للمحاصيل على مدى عدة سنوات باستخدام تحليل العوامل المتعددة وتناوب المحاصيل.

يمكن الوصول إلى النموذج عبر واجهة برمجة تطبيقات GeoPard بنظام الدفع حسب الاستخدام، مما يوفر المرونة دون الحاجة إلى اشتراكات مكلفة.

ما هو تحديد حدود الحقل؟

يشير ترسيم حدود الحقول إلى عملية تحديد ورسم حدود الحقول الزراعية أو قطع الأراضي. ويتضمن ذلك استخدام تقنيات ومصادر بيانات متنوعة لترسيم حدود الحقول أو قطع الأراضي الزراعية الفردية.

تقليدياً، كان المزارعون أو ملاك الأراضي يحددون حدود الحقول يدوياً بناءً على معرفتهم وملاحظاتهم.

ومع ذلك، ومع التقدم في التكنولوجيا، وخاصة في الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية (GIS)، أصبحت الأساليب الآلية وشبه الآلية أكثر انتشارًا.

يُعد تحليل صور الأقمار الصناعية أو الصور الجوية أحد الأساليب الشائعة. إذ يمكن للصور عالية الدقة التي تلتقطها الأقمار الصناعية أو الطائرات أن توفر معلومات تفصيلية عن التضاريس، بما في ذلك الحدود بين قطع الأراضي المختلفة.

يمكن تطبيق خوارزميات معالجة الصور على هذه الصور لاكتشاف السمات المميزة مثل التغيرات في نوع الغطاء النباتي أو اللون أو الملمس أو الأنماط التي تشير إلى وجود حدود الحقول.

تتضمن تقنية أخرى استخدام بيانات LiDAR (الكشف الضوئي وتحديد المدى)، والتي تستخدم أشعة الليزر لقياس المسافة بين المستشعر وسطح الأرض.

يمكن لبيانات LiDAR أن توفر معلومات مفصلة عن الارتفاع والتضاريس، مما يسمح بتحديد الاختلافات الدقيقة في التضاريس التي قد تتوافق مع حدود الحقول.

بالإضافة إلى ذلك، تلعب نظم المعلومات الجغرافية (GIS) دورًا حاسمًا في تحديد حدود الحقول.

تتيح برامج نظم المعلومات الجغرافية دمج وتحليل طبقات بيانات متنوعة، تشمل صور الأقمار الصناعية، والخرائط الطبوغرافية، وسجلات ملكية الأراضي، وغيرها من المعلومات ذات الصلة. ومن خلال دمج مصادر البيانات هذه، يمكن لنظم المعلومات الجغرافية أن تساعد في تفسير وتحديد حدود الحقول.

يُعدّ التحديد الدقيق للحقول أمراً ضرورياً لعدة أسباب. فهو يُسهّل الإدارة الأفضل للموارد الزراعية، ويُمكّن من استخدام تقنيات الزراعة الدقيقة، ويدعم تخطيط وتنفيذ الممارسات الزراعية مثل الري والتسميد ومكافحة الآفات.

كما تساعد بيانات حدود الحقول الدقيقة في إدارة الأراضي، وتخطيط استخدام الأراضي، والامتثال للوائح الزراعية.

كيف يكون ذلك مفيداً؟

يلعب دورًا محوريًا في الزراعة وإدارة الأراضي، إذ يوفر العديد من الفوائد والأهمية المدعومة بالأدلة والإحصاءات العالمية. إليكم بعض النقاط الرئيسية:

1. الزراعة الدقيقة: تساعد حدود الحقول الدقيقة في تطبيق تقنيات الزراعة الدقيقة، حيث يتم توجيه الموارد مثل المياه والأسمدة والمبيدات بدقة إلى مناطق محددة داخل الحقول.

وفقًا لتقرير صادر عن البنك الدولي، فإن تقنيات الزراعة الدقيقة لديها القدرة على زيادة غلة المحاصيل بحلول عام 20% وخفض تكاليف المدخلات بحلول عام 20%.

2. إدارة الموارد بكفاءة: يُمكّن هذا النظام المزارعين من إدارة الموارد بشكل أفضل من خلال تحسين أنظمة الري، وتعديل ممارسات التسميد، ومراقبة صحة المحاصيل. هذه الدقة تقلل من هدر الموارد والأثر البيئي.

تقدر منظمة الأغذية والزراعة (الفاو) أن ممارسات الزراعة الدقيقة يمكن أن تقلل من استخدام المياه بمقدار 20-50%، وتقلل من استهلاك الأسمدة بمقدار 10-20%، وتقلل من استخدام المبيدات بمقدار 20-30%.

3. تخطيط استخدام الأراضي: تُعدّ بيانات حدود الحقول الدقيقة ضرورية لتخطيط استخدام الأراضي، مما يضمن الاستخدام الأمثل للأراضي الزراعية المتاحة. فهي تُمكّن صانعي السياسات ومديري الأراضي من اتخاذ قرارات مدروسة بشأن تخصيص الأراضي، وتناوب المحاصيل، وتقسيم المناطق.

قد يؤدي ذلك إلى زيادة الإنتاجية الزراعية وتحسين الأمن الغذائي. وقد وجدت دراسة نُشرت في مجلة حفظ التربة والمياه أن التخطيط الفعال لاستخدام الأراضي يمكن أن يزيد الإنتاج الغذائي العالمي بمقدار 20-671 ضعفًا.

4. الإعانات الزراعية والتأمين: تقدم العديد من الدول إعانات زراعية وبرامج تأمين بناءً على حدود الحقول. ويساعد التحديد الدقيق للحدود في تحديد مساحات الأراضي المؤهلة، وضمان التوزيع العادل للإعانات، وحساب أقساط التأمين بدقة.

فعلى سبيل المثال، تعتمد السياسة الزراعية المشتركة للاتحاد الأوروبي على حدود الحقول الدقيقة لحسابات الدعم ومراقبة الامتثال.

5. إدارة الأراضي والحدود القانونية: يُعدّ تحديد حدود الحقول في الزراعة أمراً بالغ الأهمية لإدارة الأراضي، وحقوق الملكية، وحلّ النزاعات المتعلقة بها. وتساعد الخرائط الدقيقة لحدود الحقول في إثبات الملكية القانونية، ودعم أنظمة تسجيل الأراضي، وتسهيل معاملات الأراضي بشفافية.

يقدر البنك الدولي أن 30% فقط من سكان العالم لديهم حقوق موثقة قانونياً في أراضيهم، مما يسلط الضوء على أهمية بيانات حدود الحقول الموثوقة لضمان حيازة الأراضي بشكل آمن.

6. الامتثال والاستدامة البيئية: تساعد حدود الحقول الدقيقة في مراقبة الامتثال، مما يضمن الالتزام باللوائح البيئية وممارسات الزراعة المستدامة.

يساعد ذلك في تحديد المناطق العازلة والمناطق المحمية والمناطق المعرضة للتآكل أو تلوث المياه، مما يمكّن المزارعين من اتخاذ التدابير المناسبة. ويعزز الالتزام بالمعايير البيئية الاستدامة ويقلل من الآثار السلبية على النظم البيئية.

ووفقاً لمنظمة الأغذية والزراعة، يمكن لممارسات الزراعة المستدامة أن تخفف من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بما يصل إلى 6 مليارات طن سنوياً.

تُبيّن هذه النقاط فائدتها وأهميتها في الزراعة وإدارة الأراضي. وتؤكد الأدلة والإحصاءات العالمية المعروضة الآثار الإيجابية التي يمكن أن تُحدثها على كفاءة استخدام الموارد، وتخطيط استخدام الأراضي، والأطر القانونية، والاستدامة البيئية، والإنتاجية الزراعية الإجمالية.

باختصار، يُعدّ تحديد حدود الحقول في الزراعة عمليةً لتحديد ورسم خرائط حدود الحقول الزراعية أو قطع الأراضي. وتعتمد هذه العملية على تقنيات متنوعة، مثل تحليل صور الأقمار الصناعية، وبيانات LiDAR، ونظم المعلومات الجغرافية، لتحديد هذه الحدود بدقة، مما يُتيح إدارة فعّالة للأراضي وممارسات زراعية سليمة.