Ilgtspējīgas lauksaimniecības ekonomiskās ietekmes vizualizācija, izmantojot GeoPard precīzajā lauksaimniecībā

Pētnieki no Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) un GeoPard Agriculture apvienojās, lai izpētītu joslu starpkultūru sistēmu ekonomisko ietekmi ilgtspējīgai lauksaimniecībai. Viņi dalījās ar saviem atklājumiem Hohenheimas Universitātes pasākumā “Veicināt bioloģisko daudzveidību, izmantojot digitālo lauksaimniecību”, koncentrējoties uz videi draudzīgu lauksaimniecības praksi un tās finansiālo ietekmi.

Viņu projekta “Nākotnes kultūraugu audzēšana” mērķis bija izpētīt jaunas lauksaimniecības metodes, īpašu uzmanību pievēršot joslveida starpkultūru audzēšanai. Šī metode ietver dažādu kultūraugu audzēšanu blakus joslās vienā laukā, kas varētu samazināt ķīmisko vielu nepieciešamību un palielināt bioloģisko daudzveidību. Pētnieki vēlējās atrast veidus, kā padarīt lauksaimniecību videi draudzīgāku, vienlaikus saglabājot lauksaimnieku ienesīgumu.

Šo sadarbību EIT Food Accelerator programmas laikā vadīja Olīvija Spikmane un Markuss Gandorfers no LfL, kā arī Viktorija Sorokina no GeoPard. Izmantojot savas zināšanas lauksaimniecībā, digitālos rīkus un datu analīzi, viņi sāka pētīt ilgtspējīgas lauksaimniecības prakses ekonomisko pusi.

Kamēr Risinot sintētisko izejvielu samazināšanas un bioloģiskās daudzveidības palielināšanas jautājumus, viņi atklāja, ka joslu starpkultūru ekoloģiskais potenciāls ir labi izpētīts. Tomēr tās mehanizācija un darbaspēka ekonomija, īpaši ar autonomu aprīkojumu, ir jāturpina izvērtēt.

Viņi atklāja, ka lauksaimnieki nebija pārliecināti par tā praktiskumu, īpaši, izmantojot jaunās tehnoloģijas. Lai to risinātu, viņi sarunājās ar lauksaimniekiem joslu starpkultūru lauka laboratorijā, lai izprastu viņu bažas un labāk sazinātos.

Turklāt ainavas izmaiņas var radīt lauksaimnieku vilcināšanos, tāpēc ir svarīgi sniegt skaidru informāciju jau iepriekš. Tāpēc digitālie rīki, piemēram, vizualizācijas, var veicināt saziņu starp lauksaimniekiem un viņu kopienām, radot pieņemšanu un atzinību par ekoloģiski labvēlīgām ainavas pārmaiņām.

Piemēram, Jaunzēlandē lauksaimnieki izmantoja virtuālās realitātes (VR) brilles, lai vizualizētu piemērotas apmežošanas platības, palīdzot plānot saimniecības mērogā, ilustrējot ietekmi uz saimniecības rentabilitāti, ainavas estētiku un lauku kopienām. Šādas vizualizācijas var uzlabot lauksaimnieku izpratni un interesi par ainavas izmaiņām, lai gan veiksmīga ieviešana ir atkarīga arī no lauksaimnieku pašapziņas.

Līdzīgi šajā pētījumā tika izmantota mākonī balstīta programma GeoPard, lai no vairākiem skatupunktiem analizētu joslu starpkultūru ražošanas sistēmu. GeoPard vienādojumi tika parametrizēti ar empīriskiem datiem no projekta “Future Crop Farming”. Sākotnējie rezultāti ietver herbicīdu un slāpekļa ievades un ražas vizualizācijas, un ir plānoti sarežģītāki aprēķini.

Turklāt sistēma integrēja dažādus datu avotus, tostarp:

• Ienesīguma un izmantoto ievades datu kopas
• Informācija par kultūraugu un augu aizsardzības līdzekļu cenām (sniedz lietotājs)
• Satelītattēli (Sentinel-2, Landsat, Planet)
• Topogrāfijas dati
• GeoPard pieejamās vēsturisko datu zonu kartes

Tikmēr galvenās izmantotās metodes ietvēra telpisko analīzi un efektīvu telpisko datu apstrādi, izmantojot NumPy ietvaru. Dati tika iegūti no .xlsx un .shp failiem. Tomēr formas failā trūka specifiskas informācijas par atsevišķām sloksnēm, tāpēc bija nepieciešama dažādu datu formātu integrācija.

GeoPard atviegloja datu telpisku organizēšanu, lai saistītu sloksnēm raksturīgu informāciju ar to attiecīgajām atrašanās vietām laukā. Tādējādi integrētais datu kopums, kas attēlo sloksnes, veidoja pamatu aprakstošajai izmēģinājumu analīzei GeoPard.

Lai gan pētījumā netika pētīta mainīga ievades ātruma pielietošana, GeoPard augstas izšķirtspējas kartēšana (pikseļa izmērs: 3 × 3 metri) ļāva veikt detalizētu vizualizāciju pikseļu līmenī, palielinot sarežģītību. Šī detalizētā kartēšana ir vērtīga turpmākiem pielietojumiem, piemēram, vairāku slāņu apvienošanai vai telpiski mainīgākas informācijas, piemēram, "ražas profilu", integrēšanai, pamatojoties uz maza mēroga ražas datiem, ko pētniecības projekta ietvaros apkopojuši zemes gabalu kombaini.

Pētnieki ir arī atklājuši, ka, lai gan GeoPard galvenokārt ir pildījis aprakstošas funkcijas, tam piemīt potenciāls sarežģītākām vizualizācijām. Piemēram, iekļaujot ražas datus un cenu informāciju pa joslām, varētu palīdzēt izveidot peļņas kartes, parādot robežefektus starp blakus esošajām kultūraugu joslām.

Turklāt, integrējot darba ekonomiskos datus, varētu atklāt apjomradītu ietaupījumu samazināšanas ietekmi uz bioloģiskās daudzveidības veicināšanu. Šādi dati var palīdzēt scenāriju modelēšanā, ļaujot izpētīt dažādas augsekas, joslu platumus un mehanizācijas veidus, koncentrējoties uz konkrētam laukam raksturīgiem rezultātiem, lai uzlabotu lauksaimniecības pārvaldību un lēmumu pieņemšanu.

Tādējādi iekārta varētu darboties kā digitālais dvīnis, nodrošinot datu pārsūtīšanu reāllaikā no lauka mašīnām un sensoriem uz GeoPard, kas jau ir iespējams ar dažām komerciālām tehnoloģijām un satelītu datiem. Tomēr lauksaimnieku bažas par tehnoloģiju saderību uzsver nepieciešamību integrēt papildu datu avotus plašākai piemērojamībai.