Wskaźniki roślinności: jak są wykorzystywane w rolnictwie precyzyjnym?

Aby móc w pełni omówić rolnictwo precyzyjne, należy wspomnieć o wskaźniku roślinności, zwłaszcza w kontekście roli teledetekcji w tej formie rolnictwa.

Roślinność jest ściśle związana z niemal każdym aspektem ludzkiej egzystencji, w tym z oddychaniem, zapewnianiem odzieży i schronienia, produkcją żywności itd. Wszelkie zmiany w składzie roślinności mogą znacząco wpłynąć na środowisko i gospodarkę.

Ostatnie postępy technologiczne (systemy informacji geograficznej (GIS), globalne systemy pozycjonowania (GPS), teledetekcja i rolnictwo precyzyjne) były głównymi czynnikami napędzającymi ulepszone zarządzanie uprawami. Na przykład rolnictwo precyzyjne zapewnia lepszą analizę oraz możliwość odkrywania i kontrolowania zarówno czasowych, jak i geograficznych zmian w produkcji roślinnej na danym polu.

Pionierzy AgTech rewolucjonizują rolnictwo precyzyjne dzięki wskaźnikom wegetacji. Mają one kluczowe znaczenie dla osiągnięcia celu tego rodzaju rolnictwa, jakim jest maksymalizacja produkcji przy jednoczesnym minimalizowaniu zużycia zasobów.

Nowoczesne wykorzystanie indeksu roślinności w rolnictwie precyzyjnym oferuje szereg korzyści: monitoring fizykochemiczny, dane w czasie rzeczywistym i planowanie aktywności w gospodarstwie. Możliwe jest również efektywne wykorzystanie mapowania indeksów roślinności do przyszłych odniesień w celu wskazania zmian cyklicznych.

Czym są wskaźniki roślinności i jakie są ich rodzaje?

Od 1974 roku powszechnie stosuje się indeksy roślinności, które ułatwiają przeprowadzanie okresowych, odległych badań roślinności. Ten model statystyczny, wykorzystujący dwa lub więcej pasm widmowych, stanowi transformację widmową, która może być wykorzystana do wykrywania roślinności w jej bardziej ogólnym znaczeniu.

Dzięki tej metodzie naukowcy i inne dociekliwe osoby mogą skutecznie obserwować zachowania fotocentryczne i dostrzegać różnice w koronach drzew. W razie potrzeby mogą również przeprowadzać wiarygodne porównania, wykorzystując te informacje. Polega ona na ocenie szeregu zmiennych, takich jak rozwój rośliny, jej wigor, biomasa i zawartość chlorofilu. Oto lista wskaźników roślinności:

• NDVI (znormalizowany wskaźnik roślinności różnicowej)
• VARI (Wskaźnik odporności na widzialne promieniowanie atmosferyczne)
• ReCl (wskaźniki roślinności chlorofilu o czerwonej krawędzi)
• EVI2 (dwupasmowy wskaźnik roślinności)
• LAI (wskaźnik roślinności powierzchni liści)
• WDRVI (Wskaźnik roślinności o szerokim zakresie dynamiki)
• GNDVI (Zielone znormalizowane wskaźniki roślinności różnicowej)
• GCI (wskaźnik roślinności zielonego chlorofilu)
• RCI (wskaźnik roślinności czerwonego chlorofilu)
• NDWI (Znormalizowany Wskaźnik Różnicy Wody)

Do czego można wykorzystać wskaźnik roślinności?

Przy badaniu wzorców zdrowia roślin profesjonaliści z branży rolniczej, tacy jak rolnicy, agronomowie, ubezpieczyciele upraw, naukowcy i inni, mogą skorzystać ze stosowania wskaźnika roślinności, takiego jak NDVI lub VARI.

Użytkownicy narzędzia do mapowania i analizy rolnictwa mogą wdrożyć indeks jednym kliknięciem, uzyskując zieloną lub czerwoną plamę na zdjęciach lotniczych, w zależności od wyników indeksu. Regiony oznaczone kolorem zielonym charakteryzują się dobrą kondycją roślin. Kolory takie jak pomarańczowy, żółty i czerwony wskazują na utratę energii i witalności.

Na przykład, plantator kukurydzy może użyć programu do przesłania zdjęć multispektralnych swoich pól kukurydzy w dowolnym momencie między pojawieniem się roślin a zbiorem. Aplikacja zastosuje następnie preferowany indeks wegetacji.

Barwny wynik może zwrócić ich uwagę na to, że część pola w niektórych miejscach przybrała pomarańczowo-czerwony odcień. Jest to sygnał, że rośliny brązowieją lub żółkną, albo że pojawiają się na nich plamy. Rośliny w tym regionie mogą cierpieć z powodu długotrwałej suszy, powodzi, niedostatecznego lub nadmiernego nawożenia albo być zainfekowane chorobą.

Podobnie jak poprzednio, weryfikacja terenowa była najskuteczniejszą metodą diagnozowania konkretnego problemu. Niemniej jednak wskaźnik roślinności daje rolnikowi wskazówkę, że powinien skoncentrować swoje wysiłki na konkretnym fragmencie swojej ziemi. Ma on swobodę zbadania przyczyny problemu i rozważenia możliwych rozwiązań na tym etapie.

Dlaczego hiperspektralne wskaźniki roślinności są tak ważne?

Standardową metodą określania właściwości roślinności jest integracja widma odbicia w jedną wartość liczbową, znaną jako wskaźnik roślinności. Hiperspektralne wskaźniki roślinności, znane również jako indeksy roślinności wąskopasmowej, zawierają cechy lub długości fal, które urządzenia hiperspektralne mogą uchwycić jedynie ze względu na ich krótsze pasma.

Struktura, biochemia i fizjologia roślin lub stres to trzy podstawowe kategorie, które można wykorzystać do klasyfikowania cech roślinności, które można ocenić za pomocą wskaźników HVI.

• Proporcjonalne pokrycie, wskaźnik powierzchni liści (LAI), biomasa zielonych liści, biomasa starzejących się roślin oraz odsetek pochłoniętego promieniowania fotosyntetycznie czynnego to przykłady cech strukturalnych, które można zmierzyć. Większość wskaźników do analizy strukturalnej została zaprojektowana dla układów z pełnym pasmem i posiadała odpowiedniki wąskopasmowe i hiperspektralne.
• Przykładami cech biochemicznych są woda, pigmenty (takie jak chlorofil, antocyjany i karotenoidy) oraz inne produkty bogate w azot (takie jak białka). Do tej kategorii zaliczają się również składniki strukturalne roślin (lignina i celuloza).
• Do mniej zauważalnych zmian, które można zmierzyć za pomocą wskaźników fizjologicznych i stresowych, należą m.in. zmiany w statusie ksantofili, wahania zawartości chlorofilu, zmiany wilgotności liści i fluorescencji wywołane stresem.

Ogólnie rzecz biorąc, wskaźniki biochemiczne, fizjologiczne lub stresu opracowano za pomocą sprzętu laboratoryjnego lub terenowego (pobieranie próbek widmowych o długości fali mniejszej niż 10 nm). Są one ukierunkowane na bardzo drobne charakterystyki widmowe. W konsekwencji mają one charakter wyłącznie hiperspektralny. Opracowane wskaźniki dla wody stanowią jedyny wyjątek od tej reguły.

Wskaźnik roślinności i technologia teledetekcji

Satelity obserwujące Ziemię dostarczają naukowcom zajmującym się teledetekcją nowych danych, które wzbogacają ich badania i pozwalają na udoskonalenie dotychczasowych analiz w miarę postępu w dziedzinie czujników.

Firmy, które już korzystają z technologii opartej na indeksach, oraz te, które przygotowują się do wprowadzenia nowej, mogą znacząco zwiększyć rynek zbytu dla swoich produktów rolniczych, wdrażając najnowsze innowacje w zakresie aplikacji spektralnych indeksów wegetacji. Dotyczy to zarówno firm, które już korzystają z oprogramowania opartego na indeksach, jak i tych, które planują wprowadzenie nowego.

Korzyści, jakie oferują indeksy roślinności w teledetekcji, poprawiają ogólną jakość obsługi klienta. Porównanie zdjęć satelitarnych z różnymi rodzajami danych lotniczych umożliwia:

• Niższe koszty obsługi, przetwarzania i interpretacji danych zbieranych przez drony.
• W porównaniu ze zdjęciami lotniczymi zdjęcia satelitarne mogą obejmować większy obszar.
• Obniżenie kosztów inspekcji terenowych: dodatkowe obserwacje za pomocą UAV (bezzałogowego statku powietrznego) są droższe niż standardowe ponowne wizyty satelitarne.
• Uzyskiwanie analiz danych w odpowiednim formacie w krótszym czasie.
• Monitorowanie pól bez względu na siłę wiatru.

Dzięki wykorzystaniu obrazów satelitarnych firmy zajmujące się oprogramowaniem rolniczym mogą znacząco zwiększyć ilość danych lotniczych, do których mają dostęp, oszczędzając jednocześnie czas i pieniądze, a użytkownikom końcowym umożliwiając dostęp do większej ilości danych w krótszym czasie.

Dlatego wskaźnik roślinności w teledetekcja i monitorowanie upraw pomóc w przeprowadzeniu szczegółowej, zdalnej kontroli stanu upraw. W przypadku wystąpienia problemu rolnicy mogą zdecydować się na zbadanie zauważonych obszarów zamiast całego pola.

Skontaktuj się z GeoPard, aby znaleźć rozwiązanie dla swojej niszy

Zdecydowana większość najważniejszych wskaźników roślinności, których liczba liczy się w setkach, musi być uwzględniona w oprogramowaniu rolniczym w postaci długiej listy, do której można uzyskać dostęp i z której można korzystać w jednym miejscu. GeoPard oferuje niezbędną analitykę, którą można zintegrować z już dostępnym oprogramowaniem rolniczym oraz planowanym oprogramowaniem.

Pomożemy Ci dokonać optymalnego wyboru, który spełni wymagania Twoje lub Twoich klientów. Niezależnie od tego, jak planujesz wykorzystać nasz produkt – API, white-label czy rozwiązania na zamówienie – możesz mieć pewność, że otrzymane dane będą dokładne i wiarygodne, ponieważ zostały zebrane za pomocą teledetekcji i najnowocześniejszej technologii satelitarnej.

GeoPard może zapewnić precyzyjne analizy oparte na danych na skalę globalną. W rezultacie firma zyskała zadowolenie wielu zadowolonych klientów. Prosimy o kontakt w celu omówienia szczegółów i możliwości wykorzystania. teledetekcja w Twojej niszy lub branży.