Väikepõllumajanduse edendamine mehitamata õhusõidukite abil saagi seire abil

Väikepõllumehed mängivad ülemaailmses toidutootmises olulist rolli, kuid nad seisavad silmitsi arvukate väljakutsetega, alates ressursside piiratusest kuni ettearvamatute keskkonnateguriteni. Praegusel tehnoloogilise arengu ajastul on mehitamata õhusõidukid (UAV-d), mida tuntakse ka droonidena, kujunenud väikepõllumajanduses murranguliseks jõuks.

Need õhusõidukid pakuvad lahendusi, mis võivad potentsiaalselt muuta põllumajandustavasid ja parandada väikepõllumeeste elu.

Et droonide potentsiaali ja mõju väikepõllumajandustootjatele tõeliselt mõista, on teadlased läbi viinud selle valdkonna olemasolevate uuringute ja suundumuste põhjaliku analüüsi. Saadud teadmised heidavad valgust mehitamata õhusõidukite põnevale rollile põllumajanduslikus innovatsioonis.

Uuring näitab, et droonide kasutamine väikepõllumajandustootjate seas on tõusuteel. Viimastel aastatel on selle tehnoloogia vastu huvi ja investeeringud märkimisväärselt suurenenud. Alates 2016. aastast on droonide aastane kasvumäär olnud umbes 31%, mis näitab droonide väärtuse kasvavat tunnustamist põllumajanduses.

Koostöö ja mõju juhtimine

Droonide kasutamine põllumajanduses on muutumas uurimisvaldkonnaks ja see peegeldub ka akadeemilises kogukonnas. Ajakirjad nagu “Drones” ja “Remote Sensing” on tõusnud juhtivateks ajakirjadeks põllumajanduses kasutatavate mehitamata õhusõidukite uuringute avaldamisel, moodustades umbes 35% selle valdkonna publikatsioonide koguarvust. Nende ajakirjade hulgas paistab “Drones” silma suurima viidete arvuga, mis rõhutab selle olulisust.

Väikepõllumajandustootjate mehitamata õhusõidukite rakenduste globaalses maastikus on teadlased tuvastanud aktiivsete osalejatena 14 riiki. Märkimisväärselt on selle uurimistöö esirinnas Hiina, Lõuna-Aafrika Vabariik, Nigeeria, Šveits ja USA.

Hiina on pidevalt viidete seas, mis näitab riigi tugevat kohalolekut selles valdkonnas. Kuigi enamik uuringuid toimub riigi piires, on hakanud tekkima ka rahvusvahelist koostööd.

Lisaks toob uuring esile 131 autori panuse, kes on oma 23 publikatsiooniga seda valdkonda oluliselt mõjutanud. Märkimisväärsed autorid, nagu Vimbayi Chimonyo, Alistair Clulow, Tafadzwanashe Mabhaudhi ja Mbulisi Sibanda, on aktiivselt tegelenud droonide kasutamise edendamisega väikepõllumajandustootjate seas.

Viitamise osas on Ola Hall ja Magnus Jirström ühed enim tunnustatud, mis näitab nende olulist mõju sellele teemale.

Revolutsiooniline saagi jälgimine

Saagikuse jälgimine ja saagikuse hindamine on mehitamata õhusõidukite peamised rakendused väikepõllumajanduses. Droonid pakuvad ainulaadset vaatepunkti põllukultuuride tervise ja elujõulisuse hindamiseks kogu kasvuperioodi vältel.

Nad suudavad tuvastada selliseid probleeme nagu veestress, haigused ja toitainete puudus. Põllukultuuride peegeldusandmete analüüsimise abil saavad väikepõllumehed varakult sekkuda ja ennetada olulisi saagikadusid. Mehitamata õhusõidukite abil saadud taimkatte indeksitel, sealhulgas NDVI-l, EVI-l ja SAVI-l, on põllukultuuride arengu hindamisel keskne roll.

1. Väetiste käitlemise peenhäälestamine

Väetiste kasutamise optimeerimine on täppispõllumajanduse kriitiline aspekt. Mehitamata õhusõidukid abistavad väikepõllumehi selles ettevõtmises, hinnates lehtede klorofülli sisaldust, mis on tihedalt seotud lehtede lämmastikuga.

See teave aitab põllumeestel teha teadlikke otsuseid väetiste kasutamise kohta. Uuringud on näidanud, et mehitamata õhusõidukite (UAV) abil saadud andmed võivad väetiste tõhusust suurendada umbes 10% võrra.

2. Põllukultuuride kaardistamine tõhusaks majandamiseks

Täpne kaardistamine on veel üks valdkond, kus droonid silma paistavad. Kõrgresolutsiooniliste piltide ja masinõppe abil aitavad mehitamata õhusõidukid väikepõllumeestel oma põlde täpselt kaardistada. See tehnoloogia on täppispõllumajanduses kesksel kohal, kuna see annab teavet maakasutuse ja põllukultuuride kaardistamise kohta.

Vaadeldavates uuringutes kasutati algoritmide treenimiseks tavaliselt maapinna mõõdistusi või kõrgresolutsiooniga kujutisi. Kujutiste klassifitseerimiseks kasutatakse selliseid algoritme nagu juhuslik mets, tugivektormasinad ja sügavad närvivõrgud, mis muudavad põllukultuuride kaardistamise täpsemaks.

Väljakutsed ja võimalused

Kuigi droonide potentsiaal väikepõllumajanduses on ilmne, on oluline mõista nende kasutuselevõtuga kaasnevaid väljakutseid.

1. Piisavate kohapealsete andmete puuduminePaljud mudelid sõltuvad arendamiseks ja valideerimiseks kvaliteetsete kohapealsete andmete kättesaadavusest. Sellised andmed ei ole alati kergesti kättesaadavad ja nende ulatus võib olla piiratud.

2. Erinevad mehitamata õhusõidukite tüübid ja kasulik koormus: Droonid on erineva suuruse ja tüübiga ning igaühel neist on erinevad võimalused. Nende lennuaeg ja kandevõime ei pruugi sobida suuremahuliseks põllumajanduslikuks kasutamiseks.

3. IlmastikutundlikkusIlmastikutingimused võivad droonide abil andmete kogumist oluliselt mõjutada. Tugev tuul ja vihm võivad andmete kogumist keeruliseks muuta.

4. TaskukohasusDroonide opereerimine ja andmetöötlustarkvara ostmine võib olla kulukas, eriti rahapuuduses väikepõllumeestele.

5. Tehniline ekspertiis: Droonide käitamine ja hooldamine koos andmetöötlusega nõuab erioskusi, mis ei pruugi alati kergesti kättesaadavad olla.

6. Reguleerivad raamistikudRanged eeskirjad, mis on tingitud mehitamata õhusõidukite käitamisega seotud võimalikest riskidest, võivad piirata nende kasutamist või muuta vajalikuks piloodilubade hankimise.

7. ArvutusressursidDroonide genereeritud tohutu hulga andmete töötlemine võib olla arvutuslikult mahukas, mis võib vajada lisaressursse ja -koolitust.

Nende väljakutsetega kaasnevad aga arvukad võimalused:

1. Mitmekesised rakendused täppispõllumajanduses: Droonid pakuvad täppispõllumajanduses mitmekesiseid rakendusi lisaks põllukultuuride jälgimisele ja kaardistamisele, sealhulgas integreeritud umbrohutõrjet, veekasutuse hindamist, niisutusvee kvaliteedi ja koguse hindamist, mulla omaduste kaardistamist ning pestitsiidide käitlemiseks muutuva määraga retseptikaarte.

2. Mitmetahulised andmed otsuste toetamiseks: Droonide pakutav mitmekesine andmestik avab ukse otsustustoetusvahendite väljatöötamisele, mis suudavad samaaegselt tegeleda mitme eesmärgiga.

3. Täiustatud pilvandmetöötluse platvormidPlatvormid nagu Google Earth Engine pakuvad uusi võimalusi mehitamata õhusõidukite andmete töötlemiseks ja analüüsimiseks.

4. Droonide ja satelliitide sünergiaDroonid ja satelliidid saavad pakkuda täiendavaid andmeid mitmesuguste rakenduste jaoks ning nende potentsiaalse sünergia vallandamiseks on vaja uuringuid.

5. Lähenemisviisid andmevaestele keskkondadele: Innovatsioonid muudavad andmete nappuse vähem takistuseks, nagu näitavad lähenemisviisid, mis nõuavad minimaalselt kohapealseid andmeid ja õppeülekande meetodeid.

6. Kulude-tulude analüüs: Droonitehnoloogiate ja muude kaugseiretehnikate maksumuse võrdlemine heidab valgust nende taskukohasusele ja eelistele.

7. Naiste mõjuvõimu suurendamine põllumajanduses: Droonide abil täppispõllumajanduse omaksvõtt võib suurendada naiste mõjuvõimu väikepõllumajanduses ja parandada nende suutlikkust lahendada väljakutseid ja tulevasi ebakindlusi.

8. Noorte kaasamine: Põllumajanduse moderniseerimine mehitamata õhusõidukitel põhineva täppispõllumajanduse abil võib ergutada noorte huvi põllumajanduse vastu, tugevdades seeläbi sektori pikaealisust ja vastupidavust.

Kokkuvõte

Kokkuvõtteks võib öelda, et droonide integreerimine väikepõllumajandusse võib muuta miljonite väikepõllumeeste elatist. Pakkudes uuenduslikke lahendusi saagi jälgimiseks, väetiste haldamiseks ja kaardistamiseks, annavad droonid põllumeestele väärtuslikku teavet teadlike otsuste langetamiseks. Vaatamata väljakutsetele on droonide abil väikepõllumajanduse tulevik täis võimalusi. Kiiresti arenev tehnoloogia koos selle vähenevate kuludega avab põllumajandussektorile uusi uksi ning pakub toiduga kindlustatuse, keskkonnasäästlikkuse ja majandusliku heaolu potentsiaali põllumajanduskogukondadele kogu maailmas.