Spolupráca GeoPard a Cornell University CAST, NMSP v oblasti poľnohospodárstva založeného na dátach

Testovacie a demonštračné prostredie poľnohospodárskych systémov Cornell (CAST) pre Farmu budúcnosti a program Cornell Nutrient Management Spear Program (NMSP) sa spojili s platformou pre presné poľnohospodárstvo GeoPard Agriculture, aby premenili surové údaje o výnosoch na praktické poľnohospodárske odporúčania.

CAST – zoskupenie troch reálnych fariem v štáte New York – slúži ako testovacie prostredie pre technológie “Farma budúcnosti” a rozvíja dátovo orientované riešenia pre produkciu plodín a mliečnych výrobkov. Tím NMSP vykonáva výskum, uľahčuje prenos technológií a znalostí a pomáha pri implementácii prospešných stratégií pre manažment živín v poľných plodinách priamo na farmách s cieľom zvýšiť udržateľnosť fariem v celom štáte New York.

Spoločnosť GeoPard spolupracuje s CAST a NMSP na zdokonalení spracovania údajov do vylepšených nástrojov digitálnej agronómie – kombinácie vedy, technológie a pokusov vedených farmármi, ktorá je príkladom budúcnosti presného poľnohospodárstva.

Cornellov CAST a NMSP

CAST je súčasťou iniciatívy USDA NIFA “Farma budúcnosti” a funguje pod záštitou Cornell Institute for Digital Agriculture. CAST spája tri komerčne pôsobiace farmy (pestovateľské a mliečne výrobky) v rámci jednotného ekosystému výskumu a vývoja. Jeho poslaním je testovať a demonštrovať integrované technológie presného poľnohospodárstva (od robotiky až po analýzu údajov) v reálnych poľnohospodárskych podmienkach.

Súbežne sa program Nutrient Management Spear Program (NMSP), ktorý vedie Dr. Quirine Ketterings, zameriava na aplikovaný výskum a rozšírenie v oblasti pôdy a plodín. Tím NMSP hodnotí využívanie živín a variabilitu výnosov na farmách; napríklad bol priekopníkom v oblasti “zón stability výnosov”, ktoré kombinujú údaje o výnosoch za tri alebo viac rokov s cieľom zmapovať oblasti s konzistentne vysokými a nízkymi výnosmi oproti miestam s variabilnými výnosmi.

Tieto mapy zón stability (so zónami Q1 – Q4 pre konzistentnosť vysokých/nízkych výnosov) a nové návrhy pokusov, ako napríklad prístup priestorového hodnotenia jedného pásu (SSEA), pomáhajú poľnohospodárom prostredníctvom výskumu na farme overiť, či sa zmeny v hospodárení vyplácajú vzhľadom na známu variabilitu v rámci poľa.

Poľnohospodárska platforma GeoPard

GeoPard Agriculture poskytuje cloudový analytický nástroj, ktorý spracováva akékoľvek geopriestorové údaje o farmách. Ako GeoPard uvádza, platforma je “nestranným cloudovým analytickým nástrojom pre presné poľnohospodárstvo”, schopným spracovať viacvrstvové, viacročné údaje. V praxi GeoPard prijíma súbory monitorovania výnosov, pôdne mapy, satelitné snímky a ďalšie údaje na vytvorenie máp a predpisov pripravených na použitie. Medzi kľúčové funkcie patrí generovanie viacročných zón hospodárenia a máp s variabilnými predpismi (VRA), podrobná analýza údajov o výnosoch a nástroje na monitorovanie plodín.

Napríklad GeoPard dokáže čistiť a kalibrovať nespracované údaje o výnosoch kombajnov a dokonca vytvárať syntetické mapy výnosov (odhadujúce výnosy zo satelitných/dronových vstupov) na vyplnenie medzier tam, kde chýbajú historické údaje. Platforma tiež podporuje analýzu topografických a pôdnych údajov, 3D vizualizáciu polí, porovnávanie údajov o aplikácii a ďalšie.

• Mapovanie zóny riadenia a VRA: GeoPard používa vrstvy výnosov/pôdy na vymedzenie zón poľa a vytváranie predpísaných máp pre presnú aplikáciu vstupných údajov.
• Spracovanie údajov o výnosoch: Systém implementuje automatizované čistenie a kalibráciu záznamov o výnosoch zberačov a dokáže generovať syntetické mapy výnosov z viacročných údajov a údajov diaľkového prieskumu Zeme.
• Monitorovanie plodín a polí: Satelitné nástroje a multiindexová analýza pomáhajú odhaľovať priestorové trendy vo výkonnosti plodín a obmedzujúce faktory z roka na rok.

Spoločný výskum a terénne pokusy

V rámci tejto spolupráce CAST a NMSP skúmajú platformu GeoPard Agriculture na spracovanie údajov zo surovej kukuričnej siláže a monitorovania úrody zrna do vyčistených máp úrody, zón stability úrody a na vyhodnotenie presnosti generovania syntetických údajov o úrode.

Quirine Ketterings a jej tím v NMSP používajú údaje z polí CAST na vyhodnotenie a zlepšenie presnosti algoritmov GeoPard na mapovanie výnosov, ako aj na určenie syntetického výnosu pre hodnotenie celých polí aj pre experimenty. Spolu s GeoPard Ketterings a jej tím hodnotia kvalitu údajov a protokoly na generovanie máp zón stability výnosov pre polia s viacročnými údajmi.

Fotografia od Madeline Hanscomovej/NMSP

Ich cieľom je byť schopný analyzovať konvenčné výskumné pokusy na farmách, ako aj novovyvinuté pokusy s využitím prístupu priestorového hodnotenia jednotlivých prúžkov (SSEA), ktoré využívajú znalosti o variabilite výnosov v rámci poľa. Medzi kľúčové aspekty spolupráce patria:

1. Integrácia údajov: Údaje o úrode a presnosti z CAST sa spracovávajú v GeoParde, čím sa surové súbory premieňajú na georeferencované mapy výnosov a výkonnostné vrstvy.
2. Validácia algoritmu: Algoritmy mapovania výnosov a syntetických výnosov spoločnosti GeoPard sú testované na základe prísnych údajov z pokusov CAST/NMSP z farmy, čím sa technológia zdokonaľuje na základe skutočných meraní.
3. Priestorová analýza: Tím generuje mapy zón stability výnosu z viacerých rokov údajov a vyhodnocuje, ako dobre modely GeoPard zachytávajú skutočné vzorce na poliach.
4. Inovatívny dizajn skúšobnej verzie: Nové metódy, ako napríklad SSEA, využívajú vzorce výnosov v rámci poľa na efektívne porovnávanie ošetrení, podporené priestorovou analýzou GeoPard.

Spoluprácou Cornell a GeoPard zabezpečujú, aby výstupy platformy boli založené na realite poľnohospodárskych podnikov. Hoci GeoPard využíva pokročilé modelovanie (vrátane odhadu výnosov zo satelitov), validácia na týchto farmách Cornell bohatých na dáta zvyšuje dôveryhodnosť jeho odporúčaní. Táto integrácia vedy, techniky a skutočnej praxe v teréne vytvára spätnú väzbu: pestovatelia aj výskumníci profitujú zo spoľahlivejších nástrojov precízneho poľnohospodárstva.

Praktický dopad: Smerom k udržateľnému presnému poľnohospodárstvu

Konečným cieľom je premeniť výskumné pozemky na praktické usmernenia pre poľnohospodárov. Monitorovanie a mapovanie výnosov poskytuje poľnohospodárom prehľad o variabilite v rámci poľa, čo umožňuje cielené opatrenia namiesto plošných úprav. Štúdie skutočne ukazujú, že konzistentné mapovanie výnosov pomáha poľnohospodárom “vidieť, ktoré oblasti polí dosahujú dobré výsledky a ktoré potrebujú zlepšenie, čo im pomáha plánovať presnejšie opatrenia”.

Napríklad farmár môže použiť mapy GeoPard na aplikáciu hnojív iba tam, kde plodiny dosahujú slabšie výsledky v porovnaní s priemerom na poli, alebo prijať ochranné postupy v zónach s trvalo nízkymi výnosmi. Partnerstvo Cornell-GeoPard podporuje nákladovo efektívne a environmentálne inteligentné rozhodnutia poskytovaním vyčistených údajov, analýz stability výnosov, máp a syntetických referenčných hodnôt.