„GeoPard“ ir Kornelio universiteto CAST, NMSP bendradarbiavimas duomenimis grindžiamoje žemdirbystėje

Kornelio žemės ūkio sistemų bandymų ir demonstravimo vieta (CAST), skirta ateities ūkiui, ir Kornelio maistinių medžiagų valdymo ieties programa (NMSP) suvienijo jėgas su tiksliosios žemdirbystės platforma „GeoPard Agriculture“, kad neapdorotus derliaus duomenis paverstų veiksmingomis ūkininkavimo rekomendacijomis.

CAST – trijų realių ūkių Niujorko valstijoje grupė – tarnauja kaip “Ateities ūkio” technologijų bandymų platforma, tobulinanti duomenimis pagrįstus sprendimus augalininkystės ir pieno produktų gamybai. NMSP komanda atlieka tyrimus, palengvina technologijų ir žinių perdavimą bei padeda ūkiuose įgyvendinti naudingas lauko kultūrų maistinių medžiagų valdymo strategijas, siekiant padidinti ūkių tvarumą visoje Niujorko valstijoje.

„GeoPard“ bendradarbiauja su CAST ir NMSP, siekdama patobulinti duomenų apdorojimą ir sukurti patobulintus skaitmeninius agronomijos įrankius – mokslo, technologijų ir ūkininkų vadovaujamų bandymų derinį, kuris yra tiksliojo ūkininkavimo ateities pavyzdys.

Kornelio CAST ir NMSP

CAST yra USDA NIFA iniciatyvos “Ateities ūkis” dalis ir veikia globojamas Kornelio skaitmeninės žemdirbystės instituto. CAST jungia tris komercinio masto ūkius (augalų ir pieno) į vieningą mokslinių tyrimų ir plėtros ekosistemą. Jos misija – išbandyti ir demonstruoti integruotas tiksliosios žemdirbystės technologijas (nuo robotikos iki duomenų analizės) realiomis ūkininkavimo sąlygomis.

Tuo pačiu metu Dr. Quirine Ketterings vadovaujama Maistinių medžiagų valdymo ieties programa (NMSP) daugiausia dėmesio skiria taikomiesiems dirvožemio ir pasėlių tyrimams bei konsultavimui. NMSP komanda vertina maistinių medžiagų naudojimą ir derliaus kintamumą ūkiuose; pavyzdžiui, ji pirmoji sukūrė “derliaus stabilumo zonas”, apjungdama trejų ar daugiau metų derliaus duomenis, kad nuosekliai sudarytų didelio ir mažo derlingumo plotų, palyginti su kintamo derlingumo vietovėmis, žemėlapius.

Šie stabilumo zonų žemėlapiai (su Q1–Q4 zonomis, skirtomis didelio/mažo derliaus pastovumui) ir nauji bandymų modeliai, tokie kaip vienos juostos erdvinio vertinimo metodas (SSEA), padeda ūkininkams, atliekant tyrimus ūkyje, patikrinti, ar valdymo pakeitimai atsiperka, atsižvelgiant į žinomą kintamumą lauke.

„GeoPard“ žemės ūkio platforma

“GeoPard Agriculture” teikia debesijos pagrindu veikiančią analizės variklį, kuris apdoroja bet kokius geoprinius ūkio duomenis. Kaip teigia „GeoPard“, ši platforma yra „nešališka debesijos pagrindu veikianti analizės jėgainė tiksliajai žemdirbystei“, galinti apdoroti daugiasluoksnius, daugiamečius duomenis. Praktiškai „GeoPard“ įtraukia derliaus stebėjimo failus, dirvožemio žemėlapius, palydovinius vaizdus ir kt., kad sukurtų paruoštus naudoti žemėlapius ir nurodymus. Pagrindinės funkcijos apima daugiamečių valdymo zonų ir kintamos normos nurodymų (VRA) žemėlapių generavimą, išsamią derliaus duomenų analizę ir pasėlių stebėjimo įrankius.

Pavyzdžiui, „GeoPard“ gali išvalyti ir kalibruoti neapdorotus kombainų derliaus duomenis ir netgi sukurti sintetinius derliaus žemėlapius (įvertinant derlių pagal palydovų / dronų duomenis), kad užpildytų trūkstamus istorinius duomenis. Platforma taip pat palaiko topografijos ir dirvožemio duomenų analizę, 3D lauko vizualizaciją, panaudotų duomenų palyginimą ir kt.

• Valdymo zonos ir VRA žemėlapiai: „GeoPard“ naudoja derliaus/dirvožemio sluoksnius, kad apibrėžtų lauko zonas ir sukurtų paskirtus žemėlapius tiksliam įvedimui.
• Derliaus duomenų apdorojimas: Sistema įgyvendina automatinį kombainų derliaus įrašų valymą ir kalibravimą, taip pat gali generuoti sintetinius derliaus žemėlapius iš daugiamečių ir nuotolinio stebėjimo duomenų.
• Pasėlių ir laukų stebėsena: Palydovinės priemonės ir daugiaindeksė analizė padeda nustatyti erdvines pasėlių derlingumo tendencijas ir ribojančius veiksnius kiekvienais metais.

Bendradarbiavimo tyrimai ir lauko bandymai

Šio bendradarbiavimo metu CAST ir NMSP tyrinėja „GeoPard Agriculture“ platformą, skirtą neapdoroto kukurūzų siloso ir grūdų derliaus stebėjimo duomenims apdoroti į išvalytus derliaus žemėlapius, derliaus stabilumo zonas ir sintetinių derliaus duomenų generavimo tikslumui įvertinti.

Quirine Ketterings ir jos komanda NMSP naudoja duomenis iš CAST laukų, kad įvertintų ir pagerintų „GeoPard“ algoritmų tikslumą derliaus žemėlapiams sudaryti, taip pat sintetiniam derliui nustatyti tiek viso lauko vertinimams, tiek eksperimentams. Kartu su „GeoPard“ Ketterings ir jos komanda vertina duomenų kokybę ir protokolus, kad sukurtų derliaus stabilumo zonų žemėlapius laukams, turintiems kelių metų duomenis.

Madeline Hanscom / NMSP nuotr.

Jų tikslas – analizuoti tiek įprastus ūkyje atliekamus tyrimus, tiek naujai sukurtus vienos juostos erdvinio vertinimo metodo (SSEA) bandymus, kuriuose panaudojamos žinios apie derliaus kintamumą lauke. Pagrindiniai bendradarbiavimo aspektai:

1. Duomenų integravimas: CAST derliaus ir tikslumo duomenys apdorojami „GeoPard“ programoje, neapdorotus failus paverčiant georeferenciniais derliaus žemėlapiais ir našumo sluoksniais.
2. Algoritmo patvirtinimas: „GeoPard“ derliaus žemėlapių sudarymo ir sintetinio derliaus algoritmai yra testuojami pagal griežtus CAST/NMSP ūkiuose atliktų bandymų duomenis, tobulinant technologiją remiantis realiais matavimais.
3. Erdvinė analizė: Komanda, remdamasi kelių metų duomenimis, generuoja derliaus stabilumo zonos žemėlapius ir įvertina, kaip gerai „GeoPard“ modeliai atspindi tikruosius lauko modelius.
4. Novatoriškas tyrimo dizainas: Nauji metodai, tokie kaip SSEA, naudoja lauko derliaus modelius, kad būtų galima efektyviai palyginti apdorojimą, o tai patvirtina „GeoPard“ erdvinė analizė.

Bendradarbiaudamos Kornelio ir „GeoPard“ užtikrina, kad platformos rezultatai būtų pagrįsti ūkių realijomis. Nors „GeoPard“ naudoja pažangų modeliavimą (įskaitant palydovinį derliaus vertinimą), patvirtinimas šiuose daug duomenų turinčiuose Kornelio ūkiuose padidina jos rekomendacijų patikimumą. Ši mokslo, technologijų ir realios lauko praktikos integracija sukuria grįžtamojo ryšio ciklą: tiek augintojai, tiek tyrėjai gauna naudos iš patikimesnių tiksliosios žemdirbystės įrankių.

Praktinis poveikis: link tvaraus tikslaus ūkininkavimo

Galutinis tikslas – tyrimų sklypus paversti praktinėmis gairėmis ūkininkams. Derliaus stebėsena ir žemėlapių sudarymas suteikia ūkininkams matomumą apie lauko viduje esančius kintamumus, leidžia imtis tikslingų veiksmų, o ne imtis visuotinių priemonių. Iš tiesų, tyrimai rodo, kad nuoseklus derliaus žemėlapių sudarymas padeda ūkininkams “pamatyti, kurie lauko plotai našūs, o kuriuos reikia tobulinti, todėl jie gali planuoti tikslesnius veiksmus”.

Pavyzdžiui, ūkininkas gali naudoti „GeoPard“ žemėlapius trąšoms skleisti tik tose vietose, kur pasėliai duoda mažiau derlių nei lauko vidurkis, arba taikyti gamtosaugos praktikas nuolat mažo derlingumo zonose. Pateikdama išvalytus duomenis, derlingumo stabilumo analizės žemėlapius ir sintetinius etalonus, Kornelio ir „GeoPard“ partnerystė padeda priimti ekonomiškai efektyvius ir aplinkai draugiškus sprendimus.