Un studiu revoluționar utilizează imagistica hiperspectrală a UAV-urilor și inteligența artificială pentru a evalua cu precizie nivelurile de nicotină din frunzele de trabuc.
Progresele recente în imagistica hiperspectrală aeriană, combinate cu învățarea automată, au revoluționat monitorizarea nicotina în frunzele de trabuc. Această abordare de ultimă generație îmbunătățește precizia evaluării, oferind în același timp informații valoroase pentru industria tutunului, unde compoziția chimică este critică pentru calitate.
Conduși de Tian și colaboratorii săi de la Universitatea Agricolă Sichuan, cercetătorii au încercat să depășească limitările verificărilor tradiționale manuale de calitate, care adesea prezintă lipsă de precizie și eficiență. Studiul lor, publicat pe 2 februarie 2025, identifică corelații puternice între utilizarea îngrășămintelor cu azot, nivelurile de umiditate și concentrațiile de nicotină, subliniind importanța tehnicilor de monitorizare precise și la timp.
Studiul a fost efectuat în perioada mai-septembrie 2022 la Baza de Cercetare Agricolă Modernă a universității, unde cercetătorii au utilizat vehicule aeriene fără pilot (UAV) echipate cu camere hiperspectrale pentru a captura spectrele de reflectanță foliară de la 15 soiuri diferite de tutun de trabuc, sub diverse tratamente cu azot.
Descoperirile lor au relevat o corelație directă între aplicarea îngrășămintelor cu azot și nivelurile de nicotină din frunzele de trabuc. “Odată cu creșterea ratei de aplicare a îngrășămintelor cu azot, conținutul de nicotină al frunzelor de trabuc a crescut”, au declarat autorii, subliniind impactul practicilor agricole asupra calității produsului.
Pentru a îmbunătăți calitatea datelor imagistice hiperspectrale colectate de UAV-uri, studiul a utilizat tehnici de preprocesare precum corecția dispersiei multivariate, transformarea normală standard și netezirea prin convoluție Savitzky-Golay. Ulterior, au fost aplicate algoritmi avansați de învățare automată, inclusiv regresia prin cele mai mici pătrate parțiale (PLSR) și rețele neuronale de propagare inversă, pentru a dezvolta modele predictive capabile să estimeze cu precizie conținutul de nicotină.
Cel mai eficient model identificat a fost modelul MSC-SNV-SG-CARS-BP, care a obținut o acuratețe de testare cu valori R² de aproximativ 0,797 și un RMSE de 0,078. “Modelul MSC-SNV-SG-CARS-BP are cea mai bună acuratețe predictivă privind conținutul de nicotină”, au remarcat autorii, poziționându-l ca un instrument promițător pentru cercetări viitoare și aplicații de agricultură de precizie.
Prin utilizarea teledetecției pentru a analiza proprietățile spectrale ale frunzelor de trabuc, fermierii și producătorii pot evalua calitatea culturilor rapid și nedistructiv, permițând decizii mai informate în ceea ce privește producția și lanțul de aprovizionare. Această abordare oferă o acoperire extinsă la costuri operaționale reduse, asigurând în același timp consistența datelor prin reducerea dependenței de factorii umani.
Integrarea imaginilor hiperspectrale și a învățării automate are potențialul de a transforma cultivarea tradițională a tutunului, nu numai îmbunătățind calitatea nicotinei, ci și promovând practici agricole durabile și eficiente. Cercetătorii subliniază necesitatea unor progrese continue pentru a perfecționa aceste tehnologii și a le adapta pentru diferite soiuri de tutun și alte culturi.
Studiile viitoare se vor concentra pe optimizarea condițiilor operaționale ale dronelor pentru a capta date spectrale de cea mai înaltă calitate, luând în considerare variabile precum altitudinea de zbor, condițiile de iluminare și reducerea zgomotului. Abordarea acestor factori este crucială, deoarece practicile agricole evoluează pentru a satisface cerințele pieței, prioritizând în același timp sustenabilitatea mediului.
Această cercetare evidențiază sinergia dintre tehnologie și știința agricolă, subliniind adoptarea tot mai mare a tehnicilor inovatoare pentru îmbunătățirea calității produselor. Cercetătorii pledează pentru aplicații mai largi ale detectării hiperspectrale în agricultură, consolidând rolul tehnologiei în creșterea randamentului, a eficienței și a responsabilității față de mediu.
































