Ako hyperspektrálne satelitné snímky pomáhajú presnému poľnohospodárstvu?

Využívanie hyperspektrálnych satelitných snímok v poľnohospodárstve zmenilo spôsob, akým sa poľnohospodárska pôda obhospodaruje s cieľom uspokojiť rastúce požiadavky rastúcej populácie v dôsledku meniacej sa klímy.

Pokrok a komercializácia tohto nástroja v poslednom čase sa premietli do cenovo dostupného pochopenia a monitorovania nielen veľkých fariem, ale aj malých fariem na celom svete.

Je dôležité pochopiť koncept hyperspektrálneho satelitného zobrazovania a jeho prospešné dôsledky pre poľnohospodárov a poľnohospodársku pôdu, ako aj spôsob ich využitia.

Ako sú satelitné snímky užitočné pre poľnohospodárstvo?

Poľnohospodárstvo bolo po väčšinu ľudskej histórie striktne pozemnou vedou a praxou. Rozsah poľnohospodárstva sa však dnes rozšíril do veľkých výšin a dosiahol až satelity obiehajúce okolo Zeme. Ako však satelity v skutočnosti ovplyvňujú spôsob, akým pestujeme plodiny a produkujeme potraviny?

Odpoveď spočíva vo faktoroch, od ktorých poľnohospodárstvo závisí, a to v pôde, počasí, teplote, zrážkových podmienkach, vývoji plodín, topografii atď.

Satelity alebo vesmírne technológie nám umožňujú jednoducho merať a monitorovať tieto faktory z pohodlia našich počítačových obrazoviek a takto získané informácie možno použiť na plánovanie vhodných poľnohospodárskych zásahov.

Používanie satelitov v poľnohospodárstve je rýchlo rastúca prax. Vyvinula sa z obyčajného zhromažďovania informácií až po skutočné vykonávanie presných poľnohospodárskych operácií, napríklad používanie traktorov s GPS namontovaných na zber úrody.

Je dôležité poznamenať, že satelity sa používajú hlavne na generovanie presných geopriestorových údajov o objektoch záujmu – v našom prípade o poľnohospodárskej pôde a plodinách. To sa dosahuje kombináciou viac ako troch satelitov a konceptom známym ako trilaterácia.

Okrem toho, na meranie a monitorovanie vyššie uvedených faktorov sú satelity vybavené rôznymi typmi vysoko výkonných senzorov. Práve vďaka kombinácii týchto mechanizmov sa satelity stali tak užitočnými v modernom poľnohospodárstve.

Čo je hyperspektrálne zobrazovanie v presnom poľnohospodárstve?

Hyperspektrálne zobrazovanie je proces získavania údajov o objekte zachytením rôznych spektrálnych podpisov z celého elektromagnetického spektra svetla, a nie len z pásma svetla, ktoré vidíme a ktoré sa odráža od dopadu na objekt.

Zachytávanie týchto spektrálnych podpisov sa vykonáva pomocou špecializovaných kamerových senzorov na palube satelitov.

V poľnohospodárstve sa hyperspektrálne zobrazovanie spolieha na skutočnosť, že takmer všetky druhy plodín vykazujú odlišné spektrálne podpisy v rôznych štádiách svojho životného cyklu a za rôznych fyziologických podmienok. Tieto rozdiely možno pripísať buď očakávaným, alebo neočakávaným pozorovaniam.

V prípade neočakávaných výsledkov možno rozdiely pripísať viacerým environmentálnym alebo manažmentovým faktorom, ktoré zmenili fyziologické podmienky rastlín. To môže byť užitočné pri detekcii:

• Úroveň vlhkosti pôdy
• Niekoľko chorôb
• Zloženie plodín pre viacúčelové systémy pestovania
• Zamorenie burinou
• Úroveň živín v pôde atď.

Starostlivým štúdiom a analýzou týchto zistení môže farmár ľahko prispôsobiť svoje zásahy pre optimálnu produkciu v priebehu času a priestoru. Hyperspektrálne zobrazovanie v istom zmysle umožňuje farmárom pochopiť, čo plodina potrebuje.

Samotný proces zobrazovania v poľnohospodárstve sa vykonáva buď zo zeme, alebo zo vzduchu. Zobrazovanie zo zeme sa vykonáva pomocou robotov alebo vozidiel vybavených hyperspektrálnymi senzormi. Na letecké hyperspektrálne zobrazovanie sa používajú drony (UAV), ako aj satelitné snímky.

Keďže mechanizmus fungovania hyperspektrálneho zobrazovania zahŕňa presné meranie svetla a jeho spektrálnych pásiem, aj malý pohyb alebo nepravidelnosť v systéme môže do značnej miery skresliť výsledky a spôsobiť viac škody ako úžitku.

Preto je nevyhnutné používať spoľahlivé a presné systémy a služby pre akékoľvek poľnohospodárske operácie s hyperspektrálnym zobrazovaním. Aplikácia hyperspektrálneho zobrazovania v poľnohospodárstve sa nakoniec najlepšie realizuje, keď sa používa pravidelne počas viacerých cyklov pestovania plodín, aby bolo pochopenie a monitorovanie plodín presnejšie a správnejšie.

Ako satelitné spektrálne snímky pomáhajú presným poľnohospodárom?

Satelity a s nimi spojené technológie nielen pomáhajú poľnohospodárom efektívne riadiť ich farmy, ale menia aj spôsob, akým sa poľnohospodárstvo vykonáva na celom svete.

Satelity poskytujú farmárom pohľad a prehľad o celých ich poľnohospodárskych plochách z perspektívy, o ktorej by ešte pred niekoľkými desaťročiami ani nesnívali. Rôzne spôsoby, akými satelity pomáhajú farmárom efektívne a udržateľne spravovať svoje farmy, sú nasledovné:

• Mapovanie: Prvým krokom v presnom poľnohospodárstve s využitím satelitov je dôkladné mapovanie celého pozemku. To je obzvlášť výhodné v prípade veľkých poľnohospodárskych pozemkov, ktoré umožňujú poľnohospodárom identifikovať a uprednostniť svoju pôdu na základe priestorových charakteristík.
• Meranie a štúdium: Multispektrálne kamery a senzory umiestnené v satelitoch priamo alebo nepriamo merajú širokú škálu dôležitých charakteristík poľnohospodárskej pôdy, ako je zdravie plodín, výživa, nedostatok vody v pôde, štádium plantáže, poveternostné podmienky, choroby atď.
• Vykonávanie a monitorovanie: Satelitné údaje a ich funkcie sú užitočné pri prevádzke automatizovaných technologických strojov a umožňujú presné nastavenie rôznych dávok hnojív a zavlažovacích režimov. Navyše, ako sa snímky časom hromadia jeden po druhom, odrážajú charakteristiky poľnohospodárskej pôdy, ako aj životného prostredia. To pomáha predpovedať budúce udalosti a plánovať a pripravovať sa vopred, aby sa čo najviac minimalizovali extrémne straty spôsobené faktormi, ako sú suchá, klimatické zmeny, prepuknutia chorôb atď.

Jeho využitie v poľnohospodárstve vrátane hyperspektrálnych snímok spadá pod široký pojem presného poľnohospodárstva. Satelitné snímky sa preto zriedka používajú izolovane a sú skôr jedným z prvkov internetu vecí (IoT) používaných v presnom poľnohospodárstve.

Satelitné snímky v kombinácii s pozemnými údajmi, umelou inteligenciou, analýzou veľkých dát a šírením údajov až na úroveň poľnohospodárov pomocou smartfónov a aplikačných služieb.

Presnejšie povedané, vysokospektrálne snímky v poľnohospodárstve umožňujú nasledovné:

1. Detekcia zdravia plodín:

Na pochopenie, detekciu a monitorovanie zdravotného stavu plodín sa používajú rôzne typy vegetačných indexov vypočítaných z multispektrálnych satelitných snímok. Ako už bolo spomenuté, rôzne zdravotné podmienky alebo ich vitalita spôsobujú absorpciu alebo odraz svetla rôznych vlnových dĺžok.

Senzory zachytávajú a vypočítavajú indexy a najlepší z nich sa dá použiť takmer v reálnom čase na generovanie vhodných stratégií riadenia. Ak sa chcete dozvedieť viac o rôznych typoch vegetačných indexov a o tom, ktorý si vybrať, prečítajte si toto GeoPard blog.

2. Stav a vlastnosti pôdy:

Rovnako ako plodiny a ich lístie vykazujú odlišné spektrálne podpisy v rôznych zdravotných podmienkach, aj rozdiely v pôde a jej vlastnostiach sa premietajú do odlišného spektra svetla odrážaného vzdušnými senzormi.

Napríklad index jasnosti pôdy je jedným z takýchto indexov používaných na meranie a mapovanie vlastností pôdy. Keďže vlastnosti pôdy, ako je vlhkosť, obsah živín, textúra, erodovateľnosť a pH, zohrávajú obrovskú úlohu v celkovom úspechu alebo neúspechu celého poľnohospodárskeho systému, je dôležité presne a pravidelne mapovať, spravovať a monitorovať stav pôdy.

Systematický odber vzoriek pôdy môže poskytnúť presnejší opis vlastností pôdy, ale vo veľkých oblastiach môže byť nákladný a neúčinný.

V dôsledku toho najlepší prístup kombinuje hyperspektrálne zobrazovanie so systematickým odberom vzoriek pôdy v mriežke, aby sa získala presná a spoľahlivá mapa rôznych vlastností pôdy.

Toto sa dá ďalej použiť na aplikáciu VRA hnojenia. Tento prístup používa Analýza údajov o pôde riešenie poskytnuté spoločnosťou GeoPard poľnohospodárstvo.

3. Rast plodín a detekcia typov plodín/odrody

Využitie multispektrálnych satelitných snímok na pochopenie a monitorovanie rastu plodín, ako aj zloženia plodín, je nevyhnutné v prípadoch viacúčelových systémov pestovania na veľkých farmách.

Vo veľkých farmách môžu mať rôzne pozemky lokalizované environmentálne faktory, ktoré spôsobujú odchýlku od normálneho rastu. Okrem toho môžu v oblastiach rásť nežiaduce rastliny, ako napríklad burina, ktoré zhoršujú rast hlavných plodín.

Na monitorovanie všetkých týchto problémov a na zabezpečenie optimálnych výsledkov na celom pozemku sa používajú multispektrálne satelitné snímky, ktoré vytvárajú dátové vrstvy, ktoré môžete porovnávať a robiť informované rozhodnutia.

Okrem týchto bežných aplikácií snímok HS, ďalšie aplikácie zahŕňajú včasnú detekciu a varovanie pred povodňami, detekciu lesných požiarov, monitorovanie hospodárskych zvierat atď.

Stručne povedané, hyperspektrálne satelitné snímky majú obrovský potenciál a využitie v poľnohospodárstve a ich transformácii na pokročilý postup na zvládnutie rastúcich výziev 21. storočia.

Existuje mnoho spôsobov, ako môžu poľnohospodári využiť tento mocný nástroj a uľahčiť si, zefektívniť, udržateľnejšie a predovšetkým ziskovejšie agronomické postupy.

Je však tiež zrejmé, že jeho aplikácia si vyžaduje vysokú úroveň presnosti a znalostí a poľnohospodári sa musia uistiť, že používajú spoľahlivú platformu poskytovateľov agroslužieb s vysokou prevádzkovou efektívnosťou a technickými znalosťami.

Spoločnosť GeoPard Agriculture ponúka širokú škálu poľnohospodárskych riešení, ktoré plne využívajú možnosti multispektrálnych satelitných snímok, ako sú Landsat, Sentinel a Planet.

Použité technológie sa môžu pochváliť veľmi vysokou presnosťou s vysokým rozlíšením 3 m a obrazovou databázou z niekoľkých rokov na stanovenie trendov vegetácie a zóny riadenia pre vaše poľnohospodárske pozemky.

Medzi ďalšie možnosti výkonného enginu GeoPard patrí takmer reálny čas Monitorovanie plodín a Údaje o výnose s použitím najnovších snímok, ktoré si môžete jednoducho vizualizovať na webe a mobilných cloudových platformách.

Pomocou všetkých týchto informácií a dátových vrstiev GeoPard analyzuje celkové charakteristiky produktivity poľnohospodárskej pôdy a predpisuje variabilné miery vstupov, ako napríklad hnojivo, zavlažovanie, alebo druhov plodín pre vašu poľnohospodársku pôdu s cieľom zlepšiť vaše agronomické postupy z udržateľného a finančného hľadiska.

Často kladené otázky

1. Ako získať satelitné snímky pre farmu?

Ak chcete získať snímky pre svoju farmu, začnite vyhľadávaním renomovaných poskytovateľov, ktorí ponúkajú služby zamerané na poľnohospodárstvo, ako napríklad GeoPard. Vyberte si vhodný servisný plán na základe faktorov, ako je rozlíšenie obrázkov a frekvencia aktualizácií. Po prihlásení sa na odber získate prístup k snímkam prostredníctvom platformy alebo nástrojov poskytovateľa a stiahnite si snímky pre vašu poľnohospodársku oblasť. Tieto snímky použite na monitorovanie zdravia plodín, identifikáciu problémových oblastí a prijímanie informovaných rozhodnutí s cieľom optimalizovať postupy riadenia poľnohospodárskej činnosti.

2. Prečo sú satelitné snímky užitočné pre pochopenie potravinových sietí?

Je užitočná pri pochopení potravinových sietí z niekoľkých dôvodov. Po prvé, poskytuje rozsiahly pohľad na zemský povrch, čo umožňuje výskumníkom pozorovať a monitorovať rozsiahle oblasti a ekosystémy. Tieto snímky môžu pomôcť identifikovať kľúčové prvky biotopov, ako sú vegetačné vzorce alebo oceánografické procesy, ktoré ovplyvňujú rozmiestnenie a početnosť organizmov v rámci potravinových sietí. Okrem toho pomáha pri sledovaní zmien v krajinnej pokrývke a klimatických premenných, ktoré sú dôležitými faktormi ovplyvňujúcimi dynamiku potravinových sietí.