Kaugseire tüübid põllumajanduses

Viimasel ajal on põllumajanduses suurenenud selliste täiustatud tehnoloogiliste süsteemide nagu kaugseire kasutamine. Tänapäeval on põllumajandustavad oluliselt tõhusamad, sidusamad ja sujuvamad võrreldes tavapäraste põllumajandustavadega.

Täiustatud meetodite kasutamine, näiteks saagikuse hindamine, kõigis harimisprotsessi aspektides võib anda ideaalse saagi ja parema saagi.

Suurema saagikuse tagamiseks peavad põllumehed tagama oma põllukultuuride parima tervise. Kuigi tavapäraste süsteemide kasutamine piiras ...suuremate piirkondade vaatlemine, kuna põllumeestelt oodati, et nad külastaksid füüsiliselt kõiki maa-alasid.

Viimane innovatsioon on pakkunud mitmesuguseid viise, kuidas põllumehed saavad suuremates piirkondades saagi kvaliteeti hõlpsalt sõeluda.

Mis on kaugseire?

MääratleKaugseire on uurimis- ja tehnoloogiavaldkond, mis hõlmab Maa pinna või muude objektide kohta teabe kogumist kaugelt. See kasutab mitmesuguseid seadmeid ja andureid, näiteks satelliite, lennukeid ja droone, andmete kogumiseks ilma sihtmärgiga füüsiliselt kokku puutumata.

Lihtsamalt öeldes hõlmab see maa kontrollimist kaugelt ja täiustatud seadmete abil. Kontrollimine hõlmab maatüki füüsikaliste omaduste hindamist.

Protsess toimib nii, et hinnatakse maalt tekkivat ja peegelduvat kiirgust, mis aitab struktureerida maapilti ja aitab spetsialistidel anda hinnanguid maa konkreetsete osade kohta.

Need elektromagnetlained hõlmavad nähtavat valgust, infrapunakiirgust ja mikrolainekiirgust. Kiirguse omaduste analüüsimine võimaldab teadlastel saada väärtuslikku teavet Maa omaduste ja protsesside kohta.

Sellel on lai valik rakendusi erinevates valdkondades, sealhulgas keskkonnaseire, põllumajandus, linnaplaneerimine ja katastroofide ohjamine. See pakub võimalust jälgida ja uurida Maa pinna suuri alasid, millele otsene juurdepääs oleks keeruline või võimatu.

Milleks kaugseiret kasutatakse?

Suurendamiseks saagi areng Ja saagikuse suurendamiseks keerulises turusituatsioonis kipuvad tootjad kasutama uusimat saadaolevat tehnoloogiat. Suurima saagikuse tagamiseks peavad põllumehed saaki parimas seisukorras hoidma.

Kaugseire kasutamisega põllumajanduses muutub saagikuse tugevuse jälgimine suurel alal oluliselt lihtsamaks.

Protsessi käigus kogutud andmed toetavad täppiskasvatust, andes põllumeestele võimaluse oma saagist suuremat saaki saada. Mõned levinumad kaugseire rakendused hõlmavad järgmist:

• Maakatte ja maakasutuse kaardistamine: See suudab tuvastada ja klassifitseerida erinevat tüüpi maakatet, näiteks metsi, põllukultuure, veekogusid ja linnapiirkondi. See teave aitab jälgida maakasutuse muutusi, hinnata metsade hävitamist, majandada loodusvarasid ja planeerida linnaarengut.
• Keskkonnaseire: See võimaldab jälgida ja analüüsida keskkonnaparameetreid, nagu taimestiku tervis, vee kvaliteet, õhusaaste ja kliimamuutuste näitajad. See aitab jälgida ja mõista loodusnähtusi, nagu metsatulekahjud, põuad ja polaarjää sulamine.
• Põllumajandus ja põllukultuuride majandamine: Põllumajanduslik kaugseire abil saab hinnata põllukultuuride tervist, hinnata saagikust ja tuvastada kahjurite või haiguste poolt mõjutatud alasid. See teave aitab põllumeestel teha teadlikke otsuseid niisutamise, väetamise ja kahjuritõrje kohta, mis omakorda parandab põllukultuuride tootlikkust ja ressursside majandamist.
• Katastroofide ohjamine: See mängib olulist rolli katastroofidele reageerimisel ja taastamistöödel. See aitab kaardistada loodusõnnetuste, näiteks orkaanide, üleujutuste ja maavärinate ulatust, võimaldades ressursside tõhusat jaotamist ja abi jagamist. Samuti aitab see hinnata katastroofijärgseid kahjusid ja planeerida taastamistegevusi.
• Geoloogia ja maavarade uurimine: Selle meetodid, näiteks hüperspektraalne pildistamine ja radar, suudavad tuvastada ja iseloomustada geoloogilisi tunnuseid ja maavarade leiukohti. See teave toetab geoloogilist kaardistamist, maavarade uurimist ja ressursside hindamist.

Kaugseire tehnikad arenevad pidevalt koos anduritehnoloogia, pilditöötlusalgoritmide ja andmeanalüüsi meetodite edusammudega.

Kõrge eraldusvõimega satelliidipiltide kättesaadavuse suurenemise ja kaugseireandmete integreerimise tõttu geograafiliste infosüsteemidega (GIS) laienevad selle rakendused ja potentsiaal, aidates kaasa meie planeedi paremale mõistmisele ja hõlbustades teadlikke otsustusprotsesse.

Kuidas kaugseire töötab?

See toimib nii, et jäädvustab ja analüüsib Maal asuvate objektide või pindade poolt kaugelt kiiratavat või peegelduvat elektromagnetilist kiirgust. Siin on lihtsustatud selgitus kaugseire toimimise kohta:

• Energiaallikas: See algab energiaallikast, mis võib olla looduslik (nt päikesevalgus) või tehislik (nt aktiivsed andurid nagu radar). Energiaallikas kiirgab Maa pinna poole elektromagnetilist kiirgust.
• Suhtlemine sihtmärgiga: Kiirgatav energia interakteerub sihtobjektide või pindadega. Osa energiast neeldub, osa peegeldub ja osa võib sihtmärgi kaudu kanduda. Interaktsioon sõltub sihtmärgi omadustest, näiteks koostisest, tekstuurist ja niiskusesisaldusest.
• Anduri tuvastamineAndurid, mis asuvad tavaliselt satelliitidel, lennukitel või droonidel, tuvastavad sihtmärgilt peegelduvat või kiirgavat energiat. Need andurid suudavad jäädvustada laia lainepikkuste vahemikku, sealhulgas nähtavat valgust, infrapunast valgust ja mikrolaineahju.
• Andmete kogumine: Andurid koguvad andmeid digitaalsete piltide või mõõtmiste kujul. Kogutud andmed võivad sisaldada peegeldunud või kiiratud energia intensiivsust erinevatel lainepikkustel.
• Andmete edastamine ja salvestamine: Pärast kogumist edastatakse andmed maapealsetele jaamadele või salvestatakse anduriplatvormil. Seejärel töödeldakse neid ja tehakse kättesaadavaks edasiseks analüüsiks.
• Andmetöötlus ja analüüs: Kaugseireandmeid töödeldakse spetsiaalsete algoritmide ja tehnikate abil. See hõlmab atmosfäärihäirete, geomeetriliste moonutuste ja radiomeetrilise kalibreerimise korrektsioone. Seejärel analüüsitakse töödeldud andmeid, et saada Maa pinna kohta olulist teavet.
• Tõlgendamine ja rakendamine: Analüüsitud andmeid tõlgendavad eksperdid, näiteks teadlased, geograafid või agronoomid. Nad tuvastavad ja klassifitseerivad objekte, kaardistavad maakatte tüüpe, jälgivad muutusi ja ammutavad asjakohast teavet mitmesuguste rakenduste jaoks.
• Visualiseerimine ja suhtlemine: Lõpptulemusi visualiseeritakse sageli kaartide, piltide või muude graafiliste esituste kaudu. Need visuaalsed väljundid muudavad otsustajatel, teadlastel ja avalikkusel teabe mõistmise ja tõlgendamise lihtsamaks.

Oluline on märkida, et see saab kasutada nii passiivseid kui ka aktiivseid tuvastamistehnikaid. Passiivsed andurid tuvastavad looduslikult esinevat energiat (nt päikesevalgust), mida Maa pind peegeldab või kiirgab. Aktiivsed andurid seevastu kiirgavad oma energiat (nt radarimulsse) ja mõõdavad tagasi peegelduvat energiat.

Kuidas see põllumajanduses toimib?

Põllumajanduses toimub kaugseire protsess erinevate seadmete abil teatud aja jooksul kogutud teabe põhjal. Kogutud andmeid saab seejärel kasutada saagi ja saagikuse erinevate aspektide analüüsimiseks.

Seda analüüsi kasutatakse põllukultuuride muutmiseks, et tagada maksimaalne saagikus. Protsessi saab kasutada mitmesuguste analüüside tegemiseks ja vastavalt meetmete rakendamiseks. Põllumeeste ees seisvad levinud ohud on kahjurite nakatumine ja umbrohud põllukultuurides.

Põllumajanduses aitab see neid varakult tuvastada ja hoiatab põllumehi, et nad võtaksid vajalikke vastumeetmeid saagi tervise tagamiseks. Protsessi läbiviimiseks erinevatel maa-aladel, kus saagi suurus ja sortid on erinevad, kasutatakse mitmesuguseid seadmeid ja andureid.

Kaugseire tüübid põllumajanduses

Põllumajanduses hõlmavad kaugseiremeetodid mitmesuguseid meetodeid põllukultuuride ja põllumajandusmaastike andmete kogumiseks ja analüüsimiseks. Siin on mõned levinumad põllumajanduses kasutatavad kaugseire tüübid:

1. Optiline tuvastamine: Optilised andurid püüavad elektromagnetilist kiirgust elektromagnetilise spektri nähtava, lähiinfrapuna (NIR) ja termilise infrapuna (TIR) piirkonnas. Need annavad väärtuslikku teavet põllukultuuride tervise, taimestiku näitajate ja maakatte kohta. Optilise sensori andmeid saadakse tavaliselt satelliidipiltide või aerofotograafia kaudu.

2. Multispektraalne sensoritehnoloogia: Multispektraalsed andurid jäädvustavad andmeid elektromagnetilise spektri mitmes diskreetses sagedusalas. Need võimaldavad analüüsida taimestiku tervise ja põllukultuuride jälgimisega seotud spetsiifilisi lainepikkusi. Multispektraalseid andmeid kasutatakse tavaliselt taimestiku indeksite, näiteks NDVI (normaliseeritud taimestiku erinevuse indeks) ja EVI (täiustatud taimestiku indeks) arvutamiseks põllukultuuride seisundi hindamiseks.

3. Hüperspektraalne sensoritehnoloogia: Hüperspektraalsed andurid jäädvustavad andmeid sadades kitsastes ja külgnevates spektraalribades kogu elektromagnetilises spektris. See kõrge spektraalne lahutusvõime võimaldab üksikasjalikku analüüsi ja konkreetsete materjalide ja taimestiku omaduste tuvastamist. Hüperspektraalsed andmed on väärtuslikud haiguste avastamiseks, toitainete hindamiseks ja põllukultuuride detailseks klassifitseerimiseks.

4. Termostundmine: Termosensorid jäädvustavad andmeid elektromagnetilise spektri TIR-piirkonnas. Need mõõdavad objektide, sealhulgas põllukultuuride ja pinnase kiirgavat kiirgust, mis on seotud nende temperatuuriga. Termosensorid on kasulikud veestressi hindamiseks, niisutamise efektiivsuse tuvastamiseks ja põllukultuuride tervise jälgimiseks temperatuurimuutuste põhjal.

5. Radariandurid: Radarandurid kasutavad mikrolainekiirgust, et tungida läbi pilvkatte, taimestiku ja pinnase, võimaldades andmete kogumist olenemata ilmastikutingimustest. Radarandurid mõõdavad tagasihajunud signaali, mis annab teavet põllukultuuride ja maastiku struktuuri ja niiskusesisalduse kohta. Radariandmed on väärtuslikud topograafia kaardistamiseks, mulla niiskuse jälgimiseks ja põllukultuuride kasvufaaside hindamiseks.

6. LiDAR-tundmineLiDAR-andurid (valguse tuvastamise ja ulatuse määramise andurid) kiirgavad laserimpulsse ja mõõdavad peegeldunud valguse tagasitulekuks kuluvat aega. LiDAR-andmed pakuvad ülitäpset kolmemõõtmelist teavet saagi kõrguse, võra struktuuri ja maastiku kõrguse kohta. See on kasulik täppispõllumajanduse rakendustes, sealhulgas saagi kõrguse hindamiseks, maastiku modelleerimiseks ja võra iseloomustamiseks.

7. Mehitamata õhusõidukid (UAV-d)Erinevate anduritega, näiteks RGB-kaamerate, multispektraalsete andurite või termoanduritega varustatud mehitamata õhusõidukid võimaldavad suure eraldusvõimega ja paindlikku andmete kogumist lokaliseeritud skaalal. Mehitamata õhusõidukid pakuvad üksikasjalikku ja õigeaegset teavet põllukultuuride jälgimiseks, haiguste avastamiseks ja täppispõllumajanduse tavade jaoks.

Need erinevat tüüpi kaugseiremeetodid pakuvad üksteist täiendavaid andmeallikaid ja võimalusi, võimaldades põllumajandussüsteemidest terviklikku arusaama.

Mitmest allikast pärit andmete integreerimise ja analüüsimise abil saavad põllumehed, agronoomid ja teadlased ülevaate põllukultuuride tervisest, kasvust, toitainete seisundist, veemajandusest ja muudest olulistest teguritest, mis aitavad kaasa tõhusale põllumajanduslikule juhtimisele.

Andurite tüübid

Erinevat tüüpi andureid kasutatakse koos mitmesuguse teabe kogumiseks erineva suurusega aladel. Andurid jagunevad põhimõtteliselt logistilisteks tüüpideks. On satelliitandurid, õhuandurid ja maapealsed andurid.

Neid andureid saab edasi liigitada, näiteks maapinnaandurid, ja need võivad olla erinevates konfiguratsioonides. On olemas kaasaskantavad maapinnaandurid, sõidukitele paigaldatavad maapinnaandurid, näiteks traktoritele kinnitatavad, ja on olemas eraldiseisvad maapinnaandurid, mis tavaliselt kinnitatakse postide ja suuremate puude külge.

Maapealsed andurid kasutatakse tavaliselt toitainete taseme, mulla niiskusesisalduse ja ilmastiku kontrollimiseks. Nende abil saab teha palju muudatusi väetiste ja niisutuse kasutamises, et hoida saagikus kõrge.

Järgmine andurite kategooria on õhuandurid. Tänu droonide kättesaadavusele on õhuandurid muutunud üsna taskukohaseks ja kättesaadavaks.

Need õhuandurid saab teha maismaast kõrglahutusega pilte ja koguda muid andurite andmeid, liikudes madalatel kõrgustel pikema aja jooksul üle põllukultuuride. Nende andurite abil kogutud andmed aitavad umbrohtu tuvastada, saagikust hinnata ja teha muid üksikasjalikke analüüse, näiteks mõõta mulla soolsust ja klorofülli sisaldust.

Kuigi need on muutunud kättesaadavaks ja taskukohaseks, on need tugeva tuule ja pilvise ilmaga endiselt kasutuskõlbmatud, mis on nende kasutamise miinus.

Kõigist pildistamise sensorplatvormidest on kõige kaugemal satelliidiandur. Satelliitide kasutamine igasuguse pildistamise jaoks oli traditsiooniliselt valitsuste ja sõjaväe pärusmaa. Satelliidipiltide kasutamine põllumajanduses aitab katta suuri maa-alasid ja kontrollida saagi staatust.

Pärast loodusõnnetust aitab see arvutada kahju ja hinnata saagikust. Kuigi satelliitsensorite andmete kasutamisel on palju eeliseid, on sellega seotud ka palju hoiatusi. Esiteks on see kallis ja isegi kui kulud kõrvale jätta, tuleb pildistamist tellida kindlal ajal, tavaliselt kuid ette.

Mis kõik võib olla asjatu, kui nõutud piirkonnas on nõutud ajal pilvekate. Valitsused üle maailma on hakanud satelliidipilte avalikkusele avama, mis võib tulevikus protsessi palju lihtsamaks muuta.

Anduri töö

Põllukultuuride värve tuvastades edastavad andurid teavet, mis aitab järeldada taime tervise seisundit. Taime värvi uurides andurite edastatud täpsete andmete abil saab mõõta taime klorofülli taset, mille abil saab põllumees kindlaks teha toitainete puuduse või taime terviseprobleemi.

Lihtsaid andmeid saab hankida tavaliste värvisensorite abil, kuid keeruka teabe saamiseks kasutatakse infrapuna- ja lühilaineandureid.

Lehtede valguse peegeldus muutub infrapunaspektris, kui leht on sisemiselt kahjustatud, see võib näidata ka ebapiisavat veesisaldust. Üks usaldusväärsemaid mudeleid põllumajanduslikus kaugseires on tuntud kui normaliseeritud vegetatsioonierinevusindeks ehk NDVI..

Infrapuna- ja Red-Edge andureid kasutades suudab NDVI mudel kahjustatud saaki hõlpsalt tuvastada, mis annab põllumeestele rohkem reageerimisaega, et võtta tõhusaid vastumeetmeid saagi päästmiseks.

Neid andureid saab kasutada ka mulla tervise kontrollimiseks ja mulla soolsuse mõõtmiseks. Liigsete sooladega muld on infrapunakiirguse vahemikus üldiselt heledam, mis aitab tuvastada mulda, mis vajab rohkem niisutussüsteemi ja töötlemist.

Termosensorite kasutamine aitab niisutussüsteemi optimeerida. Mis tahes allikast eralduv soojus kuvatakse infrapunavahemikus heledama toonina.

Pärast niisutamist saab põllumees saata oma põldude kohale õhust pikasagedusliku infrapunaanduri ehk LWIR-anduri, et kontrollida, millised piirkonnad halva veesüsteemi tõttu soojust kiirgavad, et niisutusraamistiku probleemid saaksid lahendatud.

Satelliitsensorid võivad katta laia valikut võimalusi. Kuna need suudavad mööduda kliimatingimustest, sobivad need ideaalselt aianduslikuks vaatlemiseks. Lisaks radari- ja mikrolainesensoritele annab satelliitidelt tulev GPS täpset asukohateavet, mis on oluline uute põllumajanduslike uuenduste, näiteks isejuhtivate põllumajandusseadmete ja isejuhtivate põllumajandussõidukite puhul.

Kaugseire ja GIS-i roll ja eelised põllumajanduses

See mängib põllumajanduses olulist rolli, pakkudes väärtuslikku teavet ja teadmisi, mis aitavad kaasa paremale põllukultuuride majandamisele, tootlikkuse suurendamisele ja säästvatele põllumajandustavadele. Siin on mõned peamised viisid, kuidas kaugseire on põllumajanduses oluline:

Külvipinna hindamine

Üks kaugseire olulisemaid kasutusviise aianduses on külvipiirkonna hindamine. Õhu- ja satelliitsensoritelt saadud andmed annavad täpse analüüsi külvipiirkondadest ja aitavad riskihinnangut teha, kui peaks toimuma katastroof või õnnetus.

Saagi tervise hindamine

See võimaldab põllumeestel ja agronoomidel jälgida põllukultuuride tervist ja elujõulisust suurtel aladel. Satelliidi- või õhupilte analüüsides saavad nad tuvastada stressi, toitainete puuduse, haiguspuhangute või kahjurite nakatumise varajasi märke. See varajase hoiatamise süsteem võimaldab õigeaegset sekkumist ja sihipärast ravi, vähendades saagikadusid ja optimeerides ressursside jaotust.

Saagikuse hindamine ja prognoosimine

Andmed koos statistiliste mudelitega aitavad hinnata ja ennustada saagikust. Taimestiku indeksite analüüsimise ja selliste tegurite nagu võrade katvus ja biomass jälgimise abil saavad põllumehed ette näha võimalikke saagikuse kõikumisi ja teha teadlikke otsuseid oma toodangu koristamise, ladustamise ja turustamise kohta.

Põllukultuuride haiguste tuvastamine

GIS-i kaugseire põllumajanduses lihtsustab saastumise ja kahjurite rünnakute tuvastamist suurtel aladel põllukultuuride algstaadiumis. See annab tootjatele piisava võimaluse rakendada mis tahes vastumeetmeid, et kaitsta saaki suurte kahjude eest. See on võimalik satelliitkujutiste ja -uuringute abil.

Pinnase omadused

Võib-olla on hea saagi tagamise peamine element mulla sobiv tugi. See mõjutab otseselt saaki. Igasugune edasiminek... talumajandus või põllumajandussüsteem põhjustavad mulla muutusi, mis omakorda mõjutavad mulla tootmisvõimet.

Näiteks mulla soolsust, mulla pH-d, orgaanilise aine taset ja mulla tekstuuri saab tuvastada kaugtuvastuse abil ning neid andmeid saab analüüsida, et teostada olulisi mullatöötlusi.

Mulla niiskuse kaardistamine annab täpse hinnangu mulla veesisaldusele, mis aitab niisutussüsteemi struktuuri täiustada.

Niisutussüsteemide haldamine

Vesi on põllumajanduses kriitilise tähtsusega ressurss ja sellel on oluline roll selle kasutamise optimeerimisel. Taimestiku niiskustaseme ja aurustumise kiiruse hindamise abil aitab see põllumeestel kindlaks määrata oma põllukultuuride täpsed veevajadused.

See teave võimaldab neil rakendada tõhusaid niisutusstrateegiaid, vähendades vee raiskamist ja tagades, et põllukultuurid saavad optimaalseks kasvuks piisavalt niiskust.

Üleujutuse mõju

Satelliidipõhiste andurite ja maapealsete andurite abil kogutud andmete abil saab anda palju kindlat teavet täpse kahjuhinnangu langetamiseks.

Liigse sademete hulga tõttu üleujutuste korral on halva drenaažisüsteemiga maa-alad üleni veekogumise ohus, mis põhjustab saagi ja saagikuse olulist vähenemist.

Kahjude hindamine aitab edasise planeerimisega kahjude kontrollimiseks ja vastumeetmete rakendamiseks, et kahjud oleksid minimaalsed..

NATCATi modelleerimine

Kaugseire põllumajanduses aitab hinnata ja prognoosida loodusõnnetuste ohtusid, kasutades andurite edastatud teavet ja tavaliste riskide käitumist.

TSee nõuab riskide kaardistamist ja ohtude arvutamist ohtude hindamise kaudu, mille lõpetavad arvuti abil simuleeritud katastroofimudelid.

Kaugseirekaardid, mis on koostatud ajaloolise teabe ja erinevatelt anduritelt kogutud praeguse teabe abil, aitavad määrata kõrge üleujutusohuga alasid.

See aitab põllumajanduses, kuna kõrgema riskiga piirkondadesse ei istutata ja neid töödeldakse järgmiseks hooajaks parema üleujutuste kaitse tagamiseks.

Droonide piltide analüüs saagikahjustuste hindamiseks

Droonipiltide analüüsi kasutatakse saagi hindamiseks rahetormide, puude loendamise ja sissetungide tekitatud kahjustuste osas. Droonipildid on sama täpsed kui sisestatud ruumiline eraldusvõime. Seda saab vastavalt vajadusele suurendada.

Toitainete haldamine

See aitab hinnata toitainete puudust ja hallata väetamistavasid. Spektraalse peegeldusmustrite analüüsimise abil saavad põllumehed tuvastada põllu alasid, kus toitainete tase on erinev.

See võimaldab väetiste sihipärast kasutamist, minimeerides liigset kasutamist ja võimalikku keskkonnareostust, maksimeerides samal ajal põllukultuuride toitainete omastamist ja tootlikkust.

Keskkonnamõju hindamine

See annab vahendi põllumajandustavade keskkonnamõju hindamiseks. See aitab jälgida mullaerosiooni, hinnata kaitsemeetmete tõhusust ja tuvastada potentsiaalse reostuse alasid, näiteks liigset väetise äravoolu või pestitsiidide triivi.

See teave toetab säästva põllumajanduse rakendamist, minimeerides negatiivseid keskkonnamõjusid ja edendades pikaajalist põllumajanduslikku jätkusuutlikkust.

Kaugseiretehnoloogiate potentsiaali ärakasutamise abil saavad põllumehed ja põllumajandusspetsialistid teha teadlikumaid otsuseid, optimeerida ressursside jaotust ja rakendada säästvaid tavasid. See suurendab tootlikkust, vähendab keskkonnamõju ja parandab toiduga kindlustatust, millest saavad kasu nii põllumehed kui ka tarbijad.