Ekonominių tvaraus ūkininkavimo poveikių vizualizavimas naudojant „GeoPard“ tiksliame ūkininkavime

Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) ir GeoPard Agriculture mokslininkai bendradarbiavo, siekdami išnagrinėti juostinio tarpinio pasėlių auginimo sistemų ekonominę naudą tvariai žemdirbystei. Jie pasidalijo savo atradimais Hohenheimo universiteto renginyje “Skatinkime biologinę įvairovę per skaitmeninę žemdirbystę”, sutelkdami dėmesį į ekologiškas ūkininkavimo praktikas ir jų finansinį poveikį.

Jų projektas “Ateities pasėlių auginimas” siekė tyrinėti naujus ūkininkavimo būdus, ypatingą dėmesį skiriant juostinei tarpueilių auginimo technologijai. Šis metodas apima skirtingų kultūrų auginimą greta, juostomis tame pačiame lauke, o tai galėtų sumažinti cheminių medžiagų poreikį ir padidinti biologinę įvairovę. Tyrėjai norėjo rasti būdų, kaip ūkininkavimą padaryti ekologiškesnį, išlaikant jo pelningumą ūkininkams.

Vadovaujami Olivia Spykman ir Markuso Gandorferio iš LfL, kartu su Victoria Sorokina iš GeoPard, šis bendradarbiavimas prasidėjo EIT Food Accelerator programos metu. Pasinaudodami savo žiniomis žemės ūkyje, skaitmeniniuose įrankiuose ir duomenų analizėje, jie ėmėsi tirti tvarios žemės ūkio praktikos ekonomines puses.

Kol spręsdama dėl sintetinių trąšų naudojimo mažinimo ir biologinės įvairovės didinimo, mokslininkai nustatė, kad ekologinis juostinio tarpueilių auginimo potencialas yra gerai ištirtas. Tačiau jo mechanizacija ir darbo ekonomika, ypač naudojant autonominę įrangą, reikalauja tolesnio vertinimo.

Jie nustatė, kad ūkininkai nebuvo tikri dėl jo praktiškumo, ypač dėl naujų technologijų. Siekdami tai išspręsti, jie kalbėjosi su ūkininkais juostinėje tarpukultūrinėje lauko laboratorijoje, kad suprastų jų rūpesčius ir geriau bendrautų.

Be to, kraštovaizdžio pokyčiai gali sukelti ūkininkų dvejonę, todėl svarbu iš anksto pateikti aiškią informaciją. Todėl skaitmeniniai įrankiai, pvz., vizualizacijos, gali palengvinti ūkininkų ir jų bendruomenių bendravimą, skatindami pripažinimą ir vertinimą dėl ekologiškai naudingų kraštovaizdžio transformacijų.

Pavyzdžiui, Naujojoje Zelandijoje ūkininkai naudojo virtualios realybės (VR) akinius, kad vizualizuotų tinkamas miškų sodinimo vietas, padėdami planuoti ūkyje ir iliustruodami poveikį ūkio pelningumui, kraštovaizdžio estetikai ir kaimo bendruomenėms. Tokios vizualizacijos gali pagerinti ūkininkų supratimą ir susidomėjimą kraštovaizdžio pokyčiais, nors sėkmingas įgyvendinimas taip pat priklauso nuo ūkininkų pasitikėjimo savimi.

Panašiai ir šiame tyrime, debesų kompiuterijoje veikianti programa „GeoPard“ buvo naudojama analizuojant juostinio tarpinio pasėlių auginimo sistemą iš daugelio perspektyvų. „GeoPard“ lygtys buvo parametruotos empiriniais duomenimis iš projekto „Future Crop Farming“. Pradiniai rezultatai apima herbicidų ir azoto sąnaudų bei derliaus išeigos vizualizacijas, planuojami ir sudėtingesni skaičiavimai.

Be to, sistema integavo įvairius duomenų šaltinius, įskaitant:

• Derliaus ir panaudotų sąnaudų duomenų rinkiniai
• Informacija apie pasėlių ir augalų apsaugos kainas (pateikta vartotojo)
• Palydovinės nuotraukos (Sentinel-2, Landsat, Planet)
• Topografiniai duomenys
• GeoPard galite rasti istorinių duomenų zonavimo žemėlapius

Tuo tarpu pagrindiniai naudojami metodai apėmė erdvinę analizę ir efektyvų erdvinio duomenų tvarkymą naudojant NumPy sistemą. Duomenys buvo gauti iš .xlsx ir .shp failų. Tačiau formos faile trūko specifinių detalių apie atskirus ruožus, todėl reikėjo integruoti įvairius duomenų formatus.

GeoPard padėjo organizuoti duomenis geografiškai, kad būtų galima susieti su lauku susijusias detales su jų buvimo vietomis. Taigi, integruotas duomenų rinkinys, vaizduojantis ruožus, tapo pagrindu aprašomajai bandymų analizei GeoPard.

Nors tyrimas neapėmė kintamojo normų trąšų ar kitų priemonių panaudojimo, ‘GeoPard’ aukštos raiškos žemėlapių sudarymas (pikselio dydis: 3×3 metrai) leido detaliai vizualizuoti duomenis pikselio lygiu, padidindamas sudėtingumą. Toks detalus žemėlapių sudarymas yra vertingas būsimoms reikmėms, pavyzdžiui, derinant kelis sluoksnius ar integruojant daugiau erdvės požiūriu kintamos informacijos, tokios kaip „derliaus profiliai“, pagrįsti mažo masto derliaus duomenimis, surinktais tyrimo projekte naudojant lauko kombainus.

Tyrėjai taip pat nustatė, kad nors „GeoPard“ daugiausia atliko aprašomąsias funkcijas, jis turi potencialą sudėtingesnėms vizualizacijoms. Pavyzdžiui, įtraukus duomenis apie derlių ir kainas sub-juostelės lygiu, būtų galima sukurti pelno žemėlapius, rodančius kraštinius efektus tarp gretimų pasėlių juostelių.

Be to, integruojant darbo ekonomikos duomenis būtų galima atskleisti masto mažinimo poveikį skatinant biologinę įvairovę. Tokie duomenys gali padėti modeliuojant scenarijus, leidžiant tyrinėti įvairias pasėlių rotacijas, juostų plotį ir mechanizacijos tipus, sutelkiant dėmesį į laukui specifinius rezultatus, siekiant pagerinti žemės ūkio valdymą ir sprendimų priėmimą.

Taigi, sistema galėtų veikti kaip skaitmeninis dvynys, realiuoju laiku perduodant duomenis iš lauko mašinų ir jutiklių į ’GeoPard“, o tai jau įmanoma su kai kuriomis komercinėmis technologijomis ir palydoviniais duomenimis. Tačiau ūkininkų susirūpinimas dėl technologijų suderinamumo pabrėžia poreikį integruoti papildomus duomenų šaltinius, siekiant platesnio pritaikomumo.