GeoPard un Kornela Universitātes CAST, NMSP sadarbība datu vadītai lauksaimniecībai

Kornela Lauksaimniecības sistēmu izmēģinājumu un demonstrācijas vieta (CAST) Nākotnes saimniecībai un Kornela barības vielu pārvaldības programma (NMSP) ir apvienojušās ar precīzās lauksaimniecības platformu GeoPard Agriculture, lai neapstrādātus ražas datus pārvērstu par praktiski izmantojamiem lauksaimniecības ieteikumiem.

CAST — trīs reālu saimniecību klasteris Ņujorkas štatā — kalpo kā “Nākotnes saimniecības” tehnoloģiju izmēģinājumu platforma, attīstot uz datiem balstītus risinājumus kultūraugu un piena produktu ražošanai. NMSP komanda veic pētījumus, veicina tehnoloģiju un zināšanu pārnesi, kā arī palīdz saimniecībās ieviest labvēlīgas stratēģijas laukaugu barības vielu pārvaldībai, lai palielinātu saimniecību ilgtspējību visā Ņujorkas štatā.

GeoPard sadarbojas ar CAST un NMSP, lai uzlabotu datu apstrādi digitālās agronomijas rīkos — zinātnes, tehnoloģiju un lauksaimnieku vadītu izmēģinājumu apvienojumā, kas ir precīzās lauksaimniecības nākotnes paraugs.

Kornela CAST un NMSP

CAST ir daļa no USDA NIFA iniciatīvas “Nākotnes saimniecība” un darbojas Kornela Digitālās lauksaimniecības institūta aizgādībā. CAST apvieno trīs komerciāla mēroga saimniecības (kultūraugu un piena lopkopības) vienotā pētniecības un attīstības ekosistēmā. Tās misija ir testēt un demonstrēt integrētas precīzās lauksaimniecības tehnoloģijas (no robotikas līdz datu analītikai) reālos lauksaimniecības apstākļos.

Paralēli tam Barības vielu pārvaldības programma (NMSP), ko vada Dr. Kvirīna Keteringa, koncentrējas uz lietišķo augsnes un kultūraugu izpēti un paplašināšanu. NMSP komanda novērtē barības vielu izmantošanu un ražas mainīgumu saimniecībās; piemēram, tā bija pirmā, kas ieviesa "ražas stabilitātes zonas", apvienojot trīs vai vairāku gadu ražas datus, lai kartētu konsekventi augstas un zemas ražas apgabalus salīdzinājumā ar mainīgiem punktiem.

Šīs stabilitātes zonu kartes (ar zonām Q1–Q4 augstas/zemas ražas konsekvencei) un jauni izmēģinājumu modeļi, piemēram, vienas joslas telpiskās novērtēšanas pieeja (SSEA), palīdz lauksaimniekiem, veicot pētījumus saimniecībā, pārbaudīt, vai apsaimniekošanas izmaiņas atmaksājas, ņemot vērā zināmo mainīgumu lauka ietvaros.

GeoPard lauksaimniecības platforma

GeoPard Agriculture nodrošina mākonī balstītu analītikas dzinēju, kas apstrādā jebkurus ģeotelpiskos saimniecības datus. Kā GeoPard definē, platforma ir “objektīva mākonī balstīta analītikas spēkstacija precīzajai lauksaimniecībai”, kas spēj apstrādāt daudzslāņu, daudzgadīgus datus. Praksē GeoPard apstrādā ražas monitoringa failus, augsnes kartes, satelītattēlus un citus datus, lai izveidotu lietošanai gatavas kartes un receptes. Galvenās funkcijas ietver daudzgadu pārvaldības zonu un mainīgas devas receptes (VRA) karšu ģenerēšanu, detalizētu ražas datu analīzi un kultūraugu uzraudzības rīkus.

Piemēram, GeoPard var attīrīt un kalibrēt neapstrādātus kombainu ražas datus un pat izveidot sintētiskas ražas kartes (aprēķinot ražu no satelītu/dronu ievades datiem), lai aizpildītu nepilnības, kurās trūkst vēsturisko datu. Platforma atbalsta arī topogrāfijas un augsnes datu analīzi, 3D lauka vizualizāciju, pielietošanas datu salīdzināšanu un citas funkcijas.

• Apsaimniekošanas zonas un VRA kartēšana: GeoPard izmanto ražas/augsnes slāņus, lai norobežotu lauka zonas un izveidotu recepšu kartes precīzai ievades ievadīšanai.
• Ienesīguma datu apstrāde: Sistēma ievieš kombainu ražas ierakstu automatizētu tīrīšanu un kalibrēšanu, un tā var ģenerēt sintētiskas ražas kartes no daudzgadu un tālizpētes datiem.
• Kultūraugu un lauku uzraudzība: Satelītu rīki un vairāku indeksu analīze palīdz noteikt kultūraugu ražas telpiskās tendences un ierobežojošos faktorus gadu no gada.

Sadarbības pētījumi un lauka izmēģinājumi

Šajā sadarbībā CAST un NMSP pēta GeoPard Agriculture platformu neapstrādātas kukurūzas skābbarības un graudu ražas monitoringa datu apstrādei attīrītās ražas kartēs, ražas stabilitātes zonās un sintētisko ražas datu ģenerēšanas precizitātes novērtēšanai.

Kirīna Keteringa un viņas komanda NMSP izmanto datus no CAST laukiem, lai novērtētu un uzlabotu GeoPard algoritmu precizitāti ražas kartēšanai, kā arī sintētiskās ražas noteikšanai gan visa lauka novērtējumiem, gan eksperimentiem. Kopā ar GeoPard Keteringa un viņas komanda izvērtē datu kvalitāti un protokolus, lai ģenerētu ražas stabilitātes zonu kartes laukiem ar vairāku gadu datiem.

Foto: Madeline Hanscom/NMSP

Viņu mērķis ir analizēt gan tradicionālos lauksaimniecības pētniecības izmēģinājumus, gan jaunizstrādātos vienas joslas telpiskās novērtēšanas pieejas (SSEA) izmēģinājumus, kuros tiek izmantotas zināšanas par ražas mainīgumu lauka ietvaros. Sadarbības galvenie aspekti ir šādi:

1. Datu integrācija: CAST ražas un precizitātes dati tiek apstrādāti programmā GeoPard, pārvēršot neapstrādātus failus ģeoreferencētās ražas kartēs un veiktspējas slāņos.
2. Algoritma validācija: GeoPard ražas kartēšanas un sintētiskās ražas algoritmi tiek pārbaudīti, izmantojot CAST/NMSP stingros datus par izmēģinājumiem saimniecībā, pilnveidojot tehnoloģiju, pamatojoties uz reāliem mērījumiem.
3. Telpiskā analīze: Komanda ģenerē ražas stabilitātes zonas kartes no vairāku gadu datiem un novērtē, cik labi GeoPard modeļi atspoguļo patiesos lauka modeļus.
4. Inovatīvs izmēģinājuma dizains: Jaunas metodes, piemēram, SSEA, izmanto lauka ražas modeļus, lai efektīvi salīdzinātu apstrādes metodes, ko atbalsta GeoPard telpiskā analīze.

Strādājot kopā, Kornela Universitāte un GeoPard nodrošina, ka platformas rezultāti ir balstīti uz saimniecību reālo situāciju. Lai gan GeoPard izmanto progresīvu modelēšanu (tostarp uz satelītiem balstītu ražas novērtējumu), validācija šajās ar datiem bagātajās Kornela Universitātes saimniecībās padara tās ieteikumus uzticamākus. Šī zinātnes, tehnoloģiju un faktiskās lauka prakses integrācija rada atgriezeniskās saites cilpu: gan audzētāji, gan pētnieki gūst labumu no uzticamākiem precīzās lauksaimniecības rīkiem.

Praktiskā ietekme: ceļā uz ilgtspējīgu precīzo lauksaimniecību

Galvenais mērķis ir pārvērst pētījuma parauglaukumus praktiskos norādījumos lauksaimniekiem. Ražas uzraudzība un kartēšana sniedz lauksaimniekiem ieskatu lauka mainībās, ļaujot veikt mērķtiecīgas darbības, nevis vispārēju apstrādi. Pētījumi liecina, ka konsekventa ražas kartēšana palīdz lauksaimniekiem “redzēt, kuras lauka zonas darbojas labi un kurām nepieciešami uzlabojumi, palīdzot viņiem plānot precīzākas darbības”.

Piemēram, lauksaimnieks varētu izmantot GeoPard kartes, lai mēslojumu lietotu tikai tur, kur kultūraugi ir sliktāki par lauka vidējo rādītāju, vai arī ieviest saglabāšanas praksi pastāvīgi zemas ražas zonās. Nodrošinot attīrītus datus, ražas stabilitātes analīzes kartes un sintētiskus etalonus, Kornela un GeoPard partnerība atbalsta rentablus un videi draudzīgus lēmumus.