Kuidas hüperspektraalsed satelliidipildid aitavad täppispõllumajandust?

Hüperspektraalsete satelliidipiltide kasutamine põllumajanduses on muutnud seda, kuidas põllumaad majandatakse, et rahuldada kasvava elanikkonna kasvavaid nõudmisi muutuva kliima tingimustes.

Selle tööriista edasiarendamine ja turustamine on viimasel ajal toonud kaasa taskukohase arusaamise ja jälgimise mitte ainult suurtes, vaid ka väikestes taludes kõikjal maailmas.

Oluline on mõista hüperspektraalse satelliidipildistamise kontseptsiooni ja selle kasulikku mõju põllumeestele ja põllumaadele, samuti seda, kuidas neid kasutada.

Kui kasulikud on satelliidipildid põllumajanduses?

Suurema osa inimkonna ajaloost on põllumajandus olnud rangelt maismaal põhinev teadus ja praktika. Tänapäeval on põllumajanduse ulatus aga tohutult laienenud, ulatudes Maa ümber tiirlevate satelliitideni. Aga kuidas satelliidid tegelikult mõjutavad seda, kuidas me põllukultuure kasvatame ja toitu toodame?

Vastus peitub tegurites, millest põllumajandus sõltub, nimelt pinnas, ilm, temperatuur, sademete hulk, põllukultuuride areng, topograafia jne.

Satelliidid või kosmosepõhised tehnoloogiad võimaldavad meil neid tegureid hõlpsalt mõõta ja jälgida oma arvutiekraanide mugavusest ning saadud teavet saab kasutada asjakohaste põllumajanduslike sekkumiste planeerimiseks.

Satelliitide kasutamine põllumajanduses on kiiresti kasvav praktika. See on arenenud pelgalt teabe kogumisest täpsete põllumajandustoimingute teostamiseni, näiteks GPS-iga traktorite kasutamiseni saagikoristusel.

Oluline on märkida, et satelliite kasutatakse peamiselt huvipakkuvate objektide – meie puhul põllumaade ja põllukultuuride – täpsete georuumiliste andmete genereerimiseks. See saavutatakse enam kui kolme satelliidi kombinatsiooni ja trilateratsiooni kontseptsiooni abil.

Lisaks on eespool nimetatud tegurite mõõtmiseks ja jälgimiseks satelliidid varustatud mitmesuguste ülivõimsate anduritega. Just nende mehhanismide kombinatsioonina on satelliidid muutunud tänapäeva põllumajanduses nii kasulikuks.

Mis on hüperspektraalne pildistamine täppispõllumajanduses?

Hüperspektraalne pildistamine on objekti kohta andmete saamise protsess, jäädvustades erinevaid spektraalseid signatuure kogu valguse elektromagnetilisest spektrist, mitte ainult valgusribast, mida me näeme ja mis objektile langedes peegeldub.

Nende spektraalallkirjade jäädvustamine toimub satelliitidel asuvate spetsiaalsete kaamerasensorite abil.

Põllumajanduses tugineb hüperspektraalne pildistamine asjaolule, et peaaegu kõik põllukultuuride tüübid näitavad oma elutsükli eri etappides ja erinevates füsioloogilistes tingimustes erinevaid spektraalseid signatuure. Neid erinevusi võib seostada kas oodatavate või ootamatute vaatlustega.

Ootamatute tulemuste korral võib erinevusi seostada mitmete keskkonna- või majandamisteguritega, mis on muutnud taimede füsioloogilisi tingimusi. See võib olla abiks järgmiste tegurite tuvastamisel:

• Mulla niiskuse tase
• Mitmed haigused
• Mitmekultuuriliste süsteemide põllukultuuride koostis
• Umbrohu nakatumine
• Mulla toitainesisaldus jne.

Neid tulemusi hoolikalt uurides ja analüüsides saab põllumees oma sekkumisi hõlpsalt kohandada, et saavutada ajas ja ruumis optimaalne tootmine. Teatud mõttes võimaldab hüperspektraalne pildistamine põllumeestel mõista, mida saak vajab.

Põllumajanduses toimub pildistamisprotsess kas maapinnalt või õhust. Maapealset pildistamist tehakse robotite või hüperspektraalsete anduritega varustatud sõidukite abil. Õhust hüperspektraalsete pildistamiste jaoks kasutatakse droone (UAV) ja satelliidipilte.

Kuna hüperspektraalse pildistamise töömehhanism hõlmab valguse ja selle spektraalribade täpset mõõtmist, võib isegi väike liikumine või ebakorrapärasus süsteemis tulemusi suuresti moonutada ja teha rohkem kahju kui kasu.

Seega on ülioluline kasutada usaldusväärseid ja täpseid süsteeme ja teenuseid mis tahes hüperspektraalse pildistamise põllumajandustegevuses. Lõpuks, hüperspektraalse pildistamise rakendamine põllumajanduses on kõige parem siis, kui seda kasutatakse regulaarselt mitme põllukultuuritsükli jooksul, et põllukultuuride mõistmine ja jälgimine oleks täpsem ja korrektsem.

Kuidas aitavad satelliidispektri pildid täppispõllumeestel töötada?

Satelliidid ja nendega seotud tehnoloogiad ei aita põllumeestel mitte ainult oma talusid tõhusalt hallata, vaid muudavad ka põllumajanduse tegemise viisi kogu maailmas.

Satelliidid annavad põllumeestele ülevaate ja ülevaate kogu nende põllumaast vaatenurgast, millest nad poleks osanud unistadagi vaid mõned aastakümned tagasi. Satelliidid aitavad põllumeestel oma talusid tõhusalt ja jätkusuutlikult hallata järgmiselt:

• Kaardistamine: Täppispõllumajanduse esimene samm satelliitide abil hõlmab kogu maatüki põhjalikku kaardistamist. See on eriti kasulik suurte põllumaade puhul, mis võimaldab põllumeestel oma maad ruumiliste omaduste põhjal tuvastada ja tähtsuse järjekorda seada.
• Mõõtmine ja uurimine: Satelliitidele otseselt või kaudselt paigaldatud multispektraalsed kaamerad ja andurid annavad mõõdikuid paljude oluliste põllumaa omaduste kohta, nagu põllukultuuride tervis, toitumisalad, mulla veestress, istanduse staadium, ilmastikumustrid, haigused jne.
• Täitmine ja jälgimine: Edasi on satelliidiandmed ja nende funktsionaalsused kasulikud automatiseeritud tehnoloogiliste masinate töös ning võimaldavad täpselt varieerida väetise laotamise määrasid ja niisutusmustreid. Lisaks peegeldavad aja jooksul üksteise järel kuhjuvad pildid nii põllumaa omaduste kui ka keskkonna mustrit. See aitab ennustada tulevasi sündmusi ning planeerida ja ette valmistuda, et minimeerida suurimad võimalused selliste tegurite nagu põuad, kliimamuutused, haiguspuhangud jne põhjustatud äärmuslike kahjude minimeerimiseks.

Selle kasutamine põllumajanduses, sealhulgas hüperspektraalsete piltide puhul, kuulub täppispõllumajanduse laia valdkonna alla. Seega kasutatakse satelliidipilte harva eraldi ja need on pigem üks asjade interneti (IoT) elementidest, mida täppispõllumajanduses kasutatakse.

Satelliidipildid koos maapealsete andmete, tehisintellekti, suurandmete analüüsi ja andmete levitamisega kuni põllumajandustootjateni nutitelefonide ja rakendusteenuste abil.

Täpsemalt öeldes võimaldab kõrgspektriline kujutis põllumajanduses järgmist:

1. Saagi tervise tuvastamine:

Mitmespektraalsete satelliidipiltide põhjal arvutatud erinevat tüüpi taimestikuindekseid kasutatakse põllukultuuride tervise mõistmiseks, tuvastamiseks ja jälgimiseks. Nagu varem mainitud, põhjustavad erinevad terviseseisundid või nende elujõulisus erineva valguse lainepikkuse neeldumist või peegeldumist.

Andurid jäädvustavad ja arvutavad indekseid ning parimat neist saab peaaegu reaalajas kasutada sobivate majandamisstrateegiate loomiseks. Lisateavet erinevat tüüpi taimkatteindeksite ja nende valimise kohta leiate sellest artiklist. GeoPardi ajaveeb.

2. Pinnase seisund ja omadused:

Nii nagu põllukultuurid ja nende lehestik näitavad erinevates tervislikes tingimustes erinevaid spektraalseid signatuure, tähendavad ka mulla ja selle omaduste erinevused õhuandurite poolt peegeldatava erineva valguse spektri.

Näiteks on mulla heleduse indeks üks selline indeks, mida kasutatakse mulla omaduste mõõtmiseks ja kaardistamiseks. Kuna mulla omadused, nagu niiskus, toitainete tase, tekstuur, erodeeruvus ja pH, mängivad kogu põllumajandussüsteemi edu või ebaedu seisukohalt suurt rolli, on oluline mulla seisundit täpselt ja regulaarselt kaardistada, hallata ja jälgida.

Süstemaatiline mullaproovide võtmine võib anda mulla omadustest täpsema ülevaate, kuid suurtel aladel võib see olla kulukas ja ebaefektiivne.

Seetõttu ühendab parim lähenemisviis hüperspektraalse pildistamise süstemaatilise pinnase ruudustikuga proovivõtmisega, et saada täpne ja usaldusväärne kaart pinnase erinevatest omadustest.

Seda saab edasi kasutada VRA väetamiseks. Seda lähenemisviisi kasutab ka Pinnaseandmete analüüs lahendus, mille pakkus välja GeoPard Põllumajandus.

3. Põllukultuuride kasv ja põllukultuuride/sortide tuvastamine

Mitme spektraalse satelliidipildi kasutamine põllukultuuride kasvu ja koostise mõistmiseks ja jälgimiseks on oluline mitmekultuuriliste süsteemide puhul suurtes taludes.

Suurtes taludes võivad erinevatel maatükkidel esineda lokaliseeritud keskkonnategurid, mis põhjustavad tavapärasest kasvumustrist kõrvalekaldumist. Lisaks võivad aladel kasvada soovimatud taimed, näiteks umbrohi, mis halvendavad peamiste põllukultuuride kasvu.

Kõigi nende probleemide jälgimiseks ja kogu maatüki optimaalsete tulemuste tagamiseks luuakse mitme spektriga satelliidipiltide abil andmekihte, mida saab võrrelda ja teha teadlikke otsuseid.

Lisaks neile HS-kujutiste tavapärastele rakendustele hõlmavad muud rakendused varajast üleujutuste avastamist ja hoiatamist, metsatulekahjude avastamist, kariloomade seiret jne.

Kokkuvõttes on hüperspektraalsetel satelliidipiltidel tohutu potentsiaal ja rakendused põllumajanduses ning nende muutumises täiustatud praktikaks, et tulla toime 21. sajandi kasvavate väljakutsetega.

Põllumajandustootjad saavad sellest võimsast tööriistast kasu mitmel moel ning muuta oma agronoomilised tavad lihtsamaks, tõhusamaks, jätkusuutlikumaks ja mis kõige tähtsam - kasumlikuks.

Siiski on ka selge, et selle rakendamine nõuab suurt täpsust ja teadmisi ning põllumehed peavad tagama, et kasutavad usaldusväärset põllumajandusteenuste pakkuja platvormi, millel on kõrge tegevuse efektiivsus ja tehnilised oskused.

GeoPard põllumajandusel on lai valik põllumajanduslahendusi, mis kõik kasutavad täielikult ära mitme spektriga satelliidipiltide (nt Landsat, Sentinel ja Planet) võimalusi.

Kasutatavad tehnoloogiad on väga täpsed, 3 m kõrge eraldusvõimega ja mitmeaastase pildiandmebaasiga, et teha kindlaks taimestiku trendid ja haldustsoonid oma põllumaade jaoks.

Võimsa GeoPardi mootori muude võimaluste hulka kuulub peaaegu reaalajas Põllukultuuride seire ja Saagise andmed kasutades uusimaid pilte, mida saate hõlpsalt visualiseerida veebis ja mobiilipõhistel pilveplatvormidel.

Kasutades kogu seda teavet ja andmekihte, analüüsib GeoPard põllumajandusmaa tootlikkuse üldisi omadusi ja määrab sisendi varieeruvad määrad, näiteks väetis, niisutamine, või põllukultuuride liike oma põllumaale eesmärgiga parandada oma agronoomilisi tavasid jätkusuutlikust ja rahalisest vaatenurgast.

Korduma kippuvad küsimused

1. Kuidas saada talust satelliidipilte?

Oma talu piltide saamiseks alustage usaldusväärsete pakkujate uurimisega, kes pakuvad põllumajandusele keskendunud teenuseid, näiteks GeoPard. Valige sobiv teenusepakett, mis põhineb sellistel teguritel nagu pildi eraldusvõime ja värskenduste sagedus. Pärast tellimuse esitamist pääsete piltidele ligi pakkuja platvormi või tööriistade kaudu ja laadite alla oma talupiirkonna pildid. Kasutage neid pilte põllukultuuride tervise jälgimiseks, probleemsete piirkondade tuvastamiseks ja teadlike otsuste tegemiseks, et optimeerida talumajapidamise tavasid.

2. Miks on satelliidipildid toiduvõrgustike mõistmisel abiks?

See on mitmel põhjusel abiks toiduvõrkude mõistmisel. Esiteks annab see laiaulatusliku ülevaate Maa pinnast, võimaldades teadlastel jälgida ja jälgida suuri alasid ja ökosüsteeme. See kujutis aitab tuvastada peamisi elupaiga tunnuseid, nagu taimestiku mustrid või okeanograafilised protsessid, mis mõjutavad organismide levikut ja arvukust toiduvõrkudes. Lisaks aitab see jälgida muutusi maakattes ja kliimamuutujates, mis on olulised tegurid, mis mõjutavad toiduvõrkude dünaamikat.