Vizualizácia ekonomických dopadov udržateľného poľnohospodárstva pomocou GeoPard v presnom poľnohospodárstve

Výskumníci z Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) a GeoPard Agriculture spojili sily, aby preskúmali ekonomiku systémov pásového pestovania pre udržateľné poľnohospodárstvo. Svoje zistenia zdieľali na podujatí Univerzity v Hohenheime s názvom “Podpora biodiverzity prostredníctvom digitálneho poľnohospodárstva”, ktoré sa zameriavalo na ekologické poľnohospodárske postupy a ich finančné dopady.

Ich projekt s názvom “Future Crop Farming” (Plodinové pestovanie budúcnosti) sa zameral na preskúmanie nových spôsobov pestovania so zameraním na pásové medziplodiny. Táto technika zahŕňa pestovanie rôznych plodín vedľa seba v pásoch na tom istom poli, čo by mohlo znížiť potrebu chemikálií a zvýšiť biodiverzitu. Výskumníci chceli nájsť spôsoby, ako urobiť poľnohospodárstvo ekologickejším a zároveň ziskovým pre poľnohospodárov.

Táto spolupráca, ktorú viedli Olivia Spykman a Markus Gandorfer z LfL spolu s Victoriou Sorokinou z GeoPard, sa začala počas programu EIT Food Accelerator. Využívajúc svoje znalosti v oblasti poľnohospodárstva, digitálnych nástrojov a analýzy údajov, sa pustili do štúdia ekonomickej stránky udržateľných poľnohospodárskych postupov.

Zatiaľ čo Pri riešení otázky zníženia syntetických vstupov a zvýšenia biodiverzity zistili, že ekologický potenciál pásového pestovania medziplodín je dobre preskúmaný. Jeho mechanizácia a ekonomika práce, najmä s autonómnym vybavením, si však vyžadujú ďalšie hodnotenie.

Zistili, že farmári si neboli istí praktickosťou, najmä s novými technológiami. Aby to vyriešili, rozprávali sa s farmármi v poľnom laboratóriu zameranom na pásové medziplodiny, aby pochopili ich obavy a lepšie komunikovali.

Okrem toho, zmeny v krajine môžu spôsobiť, že farmári budú váhať, preto je dôležité poskytnúť jasné informácie vopred. Digitálne nástroje, ako sú vizualizácie, preto môžu uľahčiť komunikáciu medzi farmármi a ich komunitami, čím sa dosiahne akceptácia a uznanie ekologicky prospešných premien krajiny.

Napríklad na Novom Zélande farmári použili okuliare virtuálnej reality (VR) na vizualizáciu vhodných oblastí na zalesňovanie, čo pomohlo pri plánovaní v poľnohospodárskom meradle ilustráciou vplyvov na ziskovosť fariem, estetiku krajiny a vidiecke komunity. Takéto vizualizácie môžu zlepšiť pochopenie a záujem farmárov o zmeny krajiny, hoci úspešná implementácia závisí aj od sebavedomia farmárov.

Podobne bol v tomto výskume použitý cloudový program GeoPard na analýzu systému pásovej medziplodinovej produkcie z viacerých perspektív. Rovnice GeoPard boli parametrizované empirickými údajmi z projektu Future Crop Farming. Počiatočné výsledky zahŕňajú vizualizácie vstupu herbicídov a dusíka a výnosu, pričom sú plánované aj zložitejšie výpočty.

Systém okrem toho integroval rôzne zdroje údajov vrátane:

• Dátové súbory s výnosom a aplikovaným vstupom
• Informácie o cenách plodín a ochrany rastlín (poskytnuté používateľom)
• Satelitné snímky (Sentinel-2, Landsat, Planet)
• Topografické údaje
• Zónové mapy historických údajov dostupné v GeoPard

Hlavné použité techniky zahŕňali priestorovú analýzu a efektívne spracovanie priestorových údajov pomocou frameworku NumPy. Údaje boli získané zo súborov .xlsx a .shp. Súboru tvaru však chýbali konkrétne podrobnosti o jednotlivých pásoch, čo si vyžiadalo integráciu rôznych dátových formátov.

GeoPard uľahčil priestorovú organizáciu údajov tak, aby prepojil detaily špecifické pre jednotlivé pásy s ich príslušnými polohami v teréne. Integrovaný súbor údajov zobrazujúci pásy tak tvoril základ pre deskriptívnu analýzu pokusov v GeoPard.

Hoci výskum neskúmal aplikáciu vstupov s premenlivou dávkou, mapovanie s vysokým rozlíšením (veľkosť pixelov: 3 × 3 metre) od spoločnosti GeoPard umožnilo detailnú vizualizáciu na úrovni pixelov, čím sa zvýšila komplexnosť. Toto podrobné mapovanie je cenné pre budúce aplikácie, ako je kombinovanie viacerých vrstiev alebo integrácia priestorovo variabilnejších informácií, ako sú ‘profily výnosov’ na základe údajov o výnosoch v malom meradle zozbieraných kombinátormi pozemkov v rámci výskumného projektu.

Výskumníci tiež zistili, že hoci GeoPard slúžil primárne na popisné funkcie, má potenciál aj pre komplexnejšie vizualizácie. Napríklad začlenenie údajov o výnosoch na úrovni podpásov a cenových informácií by mohlo pomôcť vytvoriť mapy zisku, ktoré by zobrazovali okrajové efekty medzi susednými pásmi plodín.

Integrácia údajov o ekonomike práce by navyše mohla odhaliť dopady znižovania úspor z rozsahu na podporu biodiverzity. Takéto údaje môžu pomôcť pri modelovaní scenárov, čo umožňuje preskúmať rôzne striedania plodín, šírky pásov a typy mechanizácie so zameraním na výsledky špecifické pre dané pole s cieľom zlepšiť poľnohospodárske riadenie a rozhodovanie.

Zariadenie by teda mohlo fungovať ako digitálne dvojča s prenosom údajov v reálnom čase z poľných strojov a senzorov do systému GeoPard, čo je už teraz možné dosiahnuť pomocou niektorých komerčných technológií a satelitných údajov. Obavy farmárov o kompatibilitu technológií však zdôrazňujú potrebu integrácie ďalších zdrojov údajov pre širšiu použiteľnosť.