Kaip hiperspektriniai palydoviniai vaizdai padeda tiksliajai žemdirbystei?

Hiperspektrinių palydovinių vaizdų naudojimas žemės ūkyje pakeitė žemės ūkio paskirties žemės tvarkymo būdą, siekiant patenkinti didėjančius augančios populiacijos poreikius besikeičiančio klimato sąlygomis.

Pastaruoju metu šios priemonės tobulinimas ir komercializavimas lėmė prieinamą ne tik didelių, bet ir mažų ūkių visame pasaulyje supratimą ir stebėseną.

Svarbu suprasti hiperspektrinių palydovinių vaizdų koncepciją ir jų naudą ūkininkams ir dirbamoms žemėms, taip pat kaip juos naudoti.

Kuo palydovinės nuotraukos naudingos žemės ūkiui?

Didžiąją laiko dalį žmonijos istorijoje žemės ūkis buvo grynai sausumos mokslas ir praktika. Tačiau šiandien žemės ūkio apimtis išsiplėtė iki didžiulių aukštumų ir pasiekė aplink Žemę skriejančius palydovus. Bet kaip iš tikrųjų palydovai veikia tai, kaip auginame pasėlius ir gaminame maistą?

Atsakymas slypi veiksniuose, nuo kurių priklauso žemės ūkis, būtent dirvožemis, orai, temperatūra, kritulių pobūdis, pasėlių vystymasis, topografija ir kt.

Palydovai arba kosminės technologijos leidžia mums lengvai išmatuoti ir stebėti šiuos veiksnius patogiai savo kompiuterių ekranuose, o taip gauta informacija gali būti panaudota planuojant tinkamas ūkininkavimo intervencijas.

Palydovų naudojimas žemės ūkyje yra sparčiai auganti praktika. Ji išsivystė nuo vien tik informacijos rinkimo iki tikslių ūkininkavimo operacijų atlikimo, pavyzdžiui, GPS imtų naudoti traktoriuose derliaus nuėmimui.

Svarbu pažymėti, kad palydovai daugiausia naudojami tiksliems dominančių objektų – mūsų atveju, dirbamos žemės ir pasėlių – geopriniams duomenims generuoti. Tai pasiekiama naudojant daugiau nei trijų palydovų derinį ir trilateracijos koncepciją.

Be to, palydovai yra aprūpinti įvairiais itin galingais jutikliais, skirtais aukščiau paminėtiems veiksniams matuoti ir stebėti. Būtent dėl šių mechanizmų derinio palydovai tapo tokie naudingi šiuolaikinėje žemės ūkyje.

Kas yra hiperspektrinis vaizdavimas tiksliojoje žemdirbystėje?

Hiperspektrinis vaizdavimas – tai duomenų apie objektą gavimo procesas, fiksuojant skirtingus spektrinius parašus iš viso šviesos elektromagnetinio spektro, o ne tik iš šviesos juostos, kurią matome ir kuri atsispindi nuo objekto.

Šių spektrinių parašų fiksavimas atliekamas naudojant specializuotus kamerų jutiklius, esančius palydovuose.

Žemės ūkyje hiperspektrinis vaizdavimas remiasi tuo, kad beveik visų rūšių pasėliai skirtingais savo gyvavimo ciklo etapais ir skirtingomis fiziologinėmis sąlygomis pasižymi skirtingais spektriniais parašais. Šie skirtumai gali būti siejami su laukiamais arba netikėtais stebėjimais.

Netikėti rezultatai gali būti gauti dėl kelių aplinkos ar valdymo veiksnių, kurie pakeitė augalų fiziologines sąlygas. Tai gali būti naudinga nustatant:

• Dirvožemio drėgmės lygis
• Kelios ligos
• Daugiakultūrių sistemų pasėlių sudėtis
• Piktžolių užkrėtimas
• Dirvožemio maistinių medžiagų lygis ir kt.

Atidžiai išstudijavęs ir išanalizavęs šiuos rezultatus, ūkininkas gali lengvai pritaikyti savo intervencijas, kad laikui bėgant ir erdvėje užtikrintų optimalią gamybą. Tam tikra prasme hiperspektrinis vaizdavimas leidžia ūkininkams suprasti, ko nori pasėlis.

Tikrasis vaizdų gavimo procesas žemės ūkyje atliekamas arba iš žemės, arba iš oro. Antžeminiame lygyje vaizdavimas atliekamas robotais arba transporto priemonėmis su hiperspektriniais jutikliais. Hiperspektriniam vaizdavimui iš oro naudojami dronai (UAV), taip pat palydoviniai vaizdai.

Kadangi hiperspektrinio vaizdavimo veikimo mechanizmas apima tikslų šviesos ir jos spektrinių juostų matavimą, net ir nedidelis sistemos judėjimas ar netaisyklingumas gali labai iškreipti rezultatus ir padaryti daugiau žalos nei naudos.

Todėl gyvybiškai svarbu naudoti patikimas ir tikslias sistemas bei paslaugas bet kokioms hiperspektrinio vaizdavimo ūkininkavimo operacijoms. Galiausiai, hiperspektrinio vaizdavimo taikymas žemės ūkyje geriausiai įgyvendinamas, kai jis naudojamas reguliariai per kelis pasėlių ciklus, kad pasėlių supratimas ir stebėjimas būtų tikslesnis ir tikslesnis.

Kaip palydoviniai spektriniai vaizdai padeda tiksliojo ūkininkavimo srityje?

Palydovai ir su jais susijusios technologijos ne tik padeda ūkininkams efektyviai valdyti savo ūkius, bet ir keičia ūkininkavimo būdą visame pasaulyje.

Palydovai suteikia ūkininkams galimybę matyti ir suprasti visą savo dirbamą žemę iš tokios perspektyvos, apie kurią jie nebūtų galėję net pasvajoti vos prieš kelis dešimtmečius. Palydovai padeda ūkininkams efektyviai ir tvariai valdyti savo ūkius šiais skirtingais būdais:

• Žemėlapių sudarymas: Pirmasis tiksliosios žemdirbystės žingsnis naudojant palydovus apima kruopštų viso žemės sklypo kartografavimą. Tai ypač naudinga didelių dirbamos žemės plotų atveju, nes tai leidžia ūkininkams nustatyti ir suskirstyti savo žemę pagal erdvines charakteristikas.
• Matavimas ir tyrimas: Palydovuose tiesiogiai arba netiesiogiai įmontuotos daugiaspektrinės kameros ir jutikliai leidžia išmatuoti daugybę svarbių žemės ūkio paskirties žemės charakteristikų, tokių kaip pasėlių sveikata, mityba, dirvožemio vandens trūkumas, plantacijų stadija, oro sąlygos, ligos ir kt.
• Vykdymas ir stebėsena: Be to, palydoviniai duomenys ir jų funkcijos yra naudingi automatizuotų technologinių mašinų veikimui ir leidžia tiksliai reguliuoti trąšų naudojimo normas bei drėkinimo modelius. Be to, laikui bėgant vaizdams kaupiantis vienas po kito, jie atspindi dirbamos žemės ypatybes ir aplinką. Tai padeda numatyti būsimus įvykius, planuoti ir ruoštis iš anksto, kad būtų kuo didesnė tikimybė sumažinti ekstremalius nuostolius dėl tokių veiksnių kaip sausros, klimato kaita, ligų protrūkiai ir kt.

Jo naudojimas žemės ūkyje, įskaitant hiperspektrinius vaizdus, patenka į tiksliojo ūkininkavimo sritį. Todėl palydoviniai vaizdai retai naudojami atskirai ir veikiau yra vienas iš daiktų interneto (IoT) elementų, naudojamų tiksliajame ūkininkavime.

Palydoviniai vaizdai kartu su antžeminiais duomenimis, dirbtiniu intelektu, didžiųjų duomenų analize ir duomenų sklaida iki ūkininkų lygio naudojant išmaniuosius telefonus ir programėlių paslaugas.

Tiksliau sakant, didelio spektro vaizdai žemės ūkyje sudaro sąlygas:

1. Pasėlių sveikatos nustatymas:

Skirtingi augmenijos indeksai, apskaičiuoti iš daugiaspektrinių palydovinių vaizdų, naudojami siekiant suprasti, aptikti ir stebėti pasėlių sveikatą. Kaip minėta anksčiau, skirtinga sveikatos būklė arba jų gyvybingumas lemia skirtingų bangos ilgių šviesos absorbciją arba atspindėjimą.

Jutikliai fiksuoja ir apskaičiuoja indeksus, o geriausias iš jų gali būti naudojamas beveik realiuoju laiku, siekiant sukurti tinkamas valdymo strategijas. Norėdami daugiau sužinoti apie skirtingus augmenijos indeksų tipus ir kurį pasirinkti, perskaitykite tai. GeoPard tinklaraštis.

2. Dirvožemio būklė ir savybės:

Lygiai taip pat, kaip pasėliai ir jų lapai skirtingomis sveikatos sąlygomis pasižymi skirtingais spektriniais parašais, dirvožemio ir jo savybių skirtumai taip pat lemia skirtingą šviesos spektrą, kurį atspindi ore esantys jutikliai.

Pavyzdžiui, dirvožemio ryškumo indeksas yra vienas iš tokių indeksų, naudojamų dirvožemio savybėms matuoti ir kartografuoti. Kadangi dirvožemio savybės, tokios kaip drėgmė, maistinių medžiagų kiekis, tekstūra, erodingumas ir pH, vaidina didžiulį vaidmenį visos žemės ūkio sistemos sėkmei ar nesėkmei, svarbu tiksliai ir reguliariai kartografuoti, valdyti ir stebėti dirvožemio būklę.

Sistemingas dirvožemio mėginių ėmimas gali suteikti tikslesnį dirvožemio savybių apibūdinimą, tačiau dideliuose plotuose gali būti brangus ir neefektyvus.

Todėl geriausias metodas sujungia hiperspektrinį vaizdavimą su sistemingu dirvožemio mėginių ėmimu tinkleliu, siekiant gauti tikslų ir patikimą skirtingų dirvožemio savybių žemėlapį.

Tai gali būti toliau naudojama VRA tręšimui. Šį metodą naudoja Dirvožemio duomenų analitika sprendimą pateikė GeoPard Žemės ūkis.

3. Pasėlių augimas ir pasėlių / veislių tipų nustatymas

Daugiaspektrių palydovinių vaizdų taikymas siekiant suprasti ir stebėti pasėlių augimą, taip pat pasėlių sudėtį, yra labai svarbus didelių ūkių daugiasėklinių sistemų atveju.

Dideliuose ūkiuose skirtinguose žemės plotuose gali būti lokalizuotų aplinkos veiksnių, dėl kurių augimo modelis nukrypsta nuo įprasto. Be to, nepageidaujami augalai, pavyzdžiui, piktžolės, gali augti tose vietose, kur blogėja pagrindinių augalų augimas.

Siekiant stebėti visas šias problemas ir užtikrinti, kad visas žemės sklypas duotų optimalius rezultatus, daugiaspektriai palydoviniai vaizdai sukuria duomenų sluoksnius, kuriuos galite palyginti ir priimti pagrįstus sprendimus.

Be šių įprastų HS vaizdų taikymo sričių, yra ir kitų sričių, įskaitant ankstyvą potvynių aptikimą ir įspėjimą, miškų gaisrų aptikimą, gyvulių stebėjimą ir kt.

Apibendrinant galima teigti, kad hiperspektriniai palydoviniai vaizdai turi didžiulį potencialą ir pritaikymo galimybes žemės ūkyje bei jo transformacijoje į pažangią praktiką, padedančią susidoroti su augančiais XXI amžiaus iššūkiais.

Yra daugybė būdų, kaip ūkininkai gali pasinaudoti šia galinga priemone ir padaryti savo agronominę praktiką lengvesnę, efektyvesnę, tvaresnę ir, svarbiausia, pelningesnę.

Tačiau taip pat akivaizdu, kad jo taikymas reikalauja didelio tikslumo ir žinių, o ūkininkai turi užtikrinti, kad naudotųsi patikima žemės ūkio paslaugų teikėjų platforma, pasižyminčia dideliu veiklos efektyvumu ir technine patirtimi.

„GeoPard“ žemės ūkio srityje siūlo platų žemės ūkio sprendimų spektrą, visapusiškai išnaudojantį daugiaspektrius palydovinius vaizdus, tokius kaip „Landsat“, „Sentinel“ ir „Planet“.

Naudojamos technologijos pasižymi labai dideliu tikslumu, didele 3 m skiriamąja geba ir kelių metų vaizdų duomenų baze, leidžiančia nustatyti augmenijos tendencijas ir valdymo zonos jūsų dirbamoms žemėms.

Kitos galingo „GeoPard“ variklio galimybės apima beveik realaus laiko Augalininkystės stebėsena ir Derliaus duomenys naudojant naujausius vaizdus, kuriuos galite lengvai vizualizuoti žiniatinklyje ir mobiliosiose debesijos platformose.

Naudodama visą šią informaciją ir duomenų sluoksnius, „GeoPard“ analizuoja bendras dirbamos žemės produktyvumo charakteristikas ir nustato kintamas sąnaudų normas, pvz. trąšos, laistymas, arba pasėlių rūšis jūsų dirbamai žemei, siekiant pagerinti jūsų agronominę praktiką tvariu ir finansiniu požiūriu.

Dažnai užduodami klausimai

1. Kaip gauti ūkio palydovinius vaizdus?

Norėdami gauti savo ūkio vaizdų, pradėkite nuo patikimų tiekėjų, siūlančių su žemės ūkiu susijusias paslaugas, paieškos, pavyzdžiui GeoPard. Pasirinkite tinkamą paslaugų planą, atsižvelgdami į tokius veiksnius kaip vaizdo raiška ir atnaujinimų dažnumas. Užsiprenumeravę, galite pasiekti vaizdus per teikėjo platformą arba įrankius ir atsisiųsti savo ūkio teritorijos vaizdus. Naudokite šiuos vaizdus pasėlių sveikatai stebėti, probleminėms sritims nustatyti ir pagrįstiems sprendimams priimti, siekiant optimizuoti ūkio valdymo praktiką.

2. Kodėl palydoviniai vaizdai yra naudingi norint suprasti mitybos tinklus?

Tai naudinga norint suprasti mitybos tinklus dėl kelių priežasčių. Pirma, tai suteikia plataus masto Žemės paviršiaus vaizdą, leidžiantį tyrėjams stebėti ir kontroliuoti didelius plotus ir ekosistemas. Šie vaizdai gali padėti nustatyti pagrindines buveinių ypatybes, tokias kaip augmenijos modeliai ar okeanografiniai procesai, kurie turi įtakos organizmų pasiskirstymui ir gausumui mitybos tinkluose. Be to, tai padeda sekti žemės dangos ir klimato kintamųjų pokyčius, kurie yra svarbūs veiksniai, darantys įtaką mitybos tinklų dinamikai.