Izboljšanje malega kmetijstva z brezpilotnimi letalniki in spremljanjem pridelkov

Mali kmetje igrajo ključno vlogo v svetovni proizvodnji hrane, vendar se soočajo s številnimi izzivi, od omejenih virov do nepredvidljivih okoljskih dejavnikov. V tej dobi tehnološkega napredka so se brezpilotni zrakoplovi (UAV), splošno znani kot droni, pojavili kot prelomna sila v malem kmetijstvu.

Ta zračna plovila ponujajo rešitve, ki lahko potencialno revolucionirajo kmetijske prakse in izboljšajo življenja malih kmetov.

Da bi resnično razumeli potencial in vpliv dronov v kmetijstvu malih kmetov, so raziskovalci izvedli poglobljeno analizo obstoječih študij in trendov na tem področju. Pridobljeni vpogledi osvetljujejo fascinantno vlogo, ki jo imajo brezpilotni letalniki (UAV) pri kmetijskih inovacijah.

Raziskava kaže, da je uporaba dronov v kmetijstvu na malih kmetijah v porastu. V zadnjih nekaj letih se je zanimanje in naložbe v to tehnologijo znatno povečale. S skupno letno stopnjo rasti okoli 31% od leta 2016 ta trend pomeni vse večje priznanje vrednosti dronov v kmetijstvu.

Vodilno sodelovanje in vpliv

Uporaba dronov v kmetijstvu postaja ključno področje raziskav, kar se odraža tudi v akademski skupnosti. Revije, kot sta “Drones” in “Remote Sensing”, so se uveljavile kot vodilne pri objavljanju raziskav, povezanih z brezpilotnimi letalniki v kmetijstvu, s približno 351 TP3T vseh publikacij na tem področju. Med temi revijami izstopa “Drones” z največjim številom citatov, kar poudarja njegov pomen.

V globalni krajini uporabe brezpilotnih letalnikov v malih kmetijstvih so raziskovalci opredelili 14 držav kot aktivne udeleženke. Predvsem Kitajska, Južna Afrika, Nigerija, Švica in ZDA so v ospredju teh raziskav.

Kitajska se dosledno uvršča med prvih pet po številu citiranj, kar kaže na njeno močno prisotnost na tem področju. Medtem ko večina raziskav poteka znotraj nacionalnih meja, so se začela pojavljati tudi nekatera mednarodna sodelovanja.

Poleg tega raziskava poudarja prispevke 131 avtorjev, ki so s svojimi 23 publikacijami pomembno vplivali na to področje. Pomembni avtorji, kot so Vimbayi Chimonyo, Alistair Clulow, Tafadzwanashe Mabhaudhi in Mbulisi Sibanda, so aktivno sodelovali pri spodbujanju uporabe dronov v kmetijstvu malih kmetov.

Kar zadeva citiranje, sta Ola Hall in Magnus Jirström med najbolj prepoznavnima, kar kaže na njun znaten vpliv na to temo.

Revolucionarno spremljanje pridelkov

Spremljanje razvoja pridelkov in ocenjevanje pridelkov se pojavljata kot primarni uporabi brezpilotnih letalnikov v malem kmetijstvu. Droni zagotavljajo edinstveno izhodišče za oceno zdravja in vitalnosti pridelkov skozi celotno rastno sezono.

Zaznajo lahko težave, kot so pomanjkanje vode, bolezni in pomanjkanje hranil. Z analizo podatkov o odbojnosti pridelkov lahko mali kmetje zgodaj posredujejo in preprečijo znatne izgube pridelka. Vegetacijski indeksi, pridobljeni z brezpilotnimi letalniki (UAV), vključno z NDVI, EVI in SAVI, igrajo ključno vlogo pri ocenjevanju razvoja pridelkov.

1. Natančno uravnavanje upravljanja gnojil

Optimizacija uporabe gnojil je ključni vidik preciznega kmetijstva. Brezpilotni letalniki (UAV) pomagajo malim kmetom pri tem prizadevanju z ocenjevanjem vsebnosti klorofila v listih, ki je tesno povezan z dušikom v listih.

Te informacije pomagajo kmetom pri sprejemanju premišljenih odločitev o uporabi gnojil. Študije so pokazale, da lahko podatki, pridobljeni z brezpilotnimi letalniki, povečajo učinkovitost gnojil za približno 101 TP3T.

2. Kartiranje poljščin za učinkovito upravljanje

Natančno kartiranje je še eno področje, kjer blestijo droni. Z uporabo visokoločljivostnih slik in strojnega učenja brezpilotni letalniki pomagajo malim kmetom pri natančnem kartiranju njihovih polj. Ta tehnologija je ključnega pomena za precizno kmetijstvo, saj vpliva na rabo zemljišč in kartiranje poljščin.

V pregledanih študijah so metode za učenje algoritmov običajno vključevale uporabo zemeljskih raziskav ali visokoločljivostnih slik. Za razvrščanje slik se uporabljajo algoritmi, kot so naključni gozd, stroji podpornih vektorjev in globoke nevronske mreže, zaradi česar je kartiranje poljščin natančnejše.

Izzivi in priložnosti

Čeprav je potencial dronov v malem kmetijstvu očiten, je bistveno prepoznati izzive, ki jih prinaša njihova uporaba.

1. Pomanjkanje zadostnih podatkov in situMnogi modeli so za razvoj in validacijo odvisni od razpoložljivosti kakovostnih podatkov in situ. Takšni podatki niso vedno lahko dostopni in je njihov obseg lahko omejen.

2. Različne vrste in nosilnosti brezpilotnih letalnikov: Droni so različnih velikosti in tipov, vsak s svojimi zmogljivostmi. Njihov čas leta in nosilnost morda nista primerna za obsežne kmetijske aplikacije.

3. Občutljivost na vremeVremenske razmere lahko znatno vplivajo na zbiranje podatkov z droni. Močan veter in dež lahko predstavljata težave pri zbiranju podatkov.

4. Cenovna dostopnostUpravljanje dronov in nakup programske opreme za obdelavo podatkov sta lahko draga, zlasti za male kmete, ki imajo težave z denarjem.

5. Tehnično znanje: Upravljanje in vzdrževanje dronov ter obdelava podatkov zahtevajo specializirane veščine, ki morda niso vedno na voljo.

6. Regulativni okviriStrogi predpisi, ki jih povzročajo morebitna tveganja, povezana z delovanjem brezpilotnih letalnikov, lahko omejijo njihovo uporabo ali zahtevajo pridobitev pilotskih licenc.

7. Računalniški viriObdelava ogromnih količin podatkov, ki jih ustvarijo droni, je lahko računsko zahtevna in lahko zahteva dodatne vire in usposabljanje.

Vendar pa te izzive spremljajo številne priložnosti:

1. Raznolike uporabe v preciznem kmetijstvu: Droni ponujajo raznolike aplikacije v preciznem kmetijstvu, ki presegajo spremljanje in kartiranje pridelkov, vključno z integriranim zatiranjem plevela, ocenjevanjem porabe vode, oceno kakovosti in količine namakalne vode, kartiranjem lastnosti tal in kartami s spremenljivimi predpisanimi odmerki za upravljanje pesticidov.

2. Večplastni podatki za podporo odločanju: Raznoliki podatki, ki jih zagotavljajo droni, odpirajo vrata razvoju orodij za podporo odločanju, ki lahko hkrati obravnavajo več ciljev.

3. Napredne platforme za računalništvo v oblakuPlatforme, kot je Google Earth Engine, ponujajo nove možnosti za obdelavo in analizo podatkov brezpilotnih letalnikov.

4. Sinergije med droni in satelitiDroni in sateliti lahko zagotovijo dopolnilne podatke za različne aplikacije, zato so potrebne raziskave, da bi sprostili njihove potencialne sinergije.

5. Pristopi za okolja s pomanjkanjem podatkov: Inovacije zmanjšujejo oviro pomanjkanja podatkov, kar dokazujejo pristopi, ki zahtevajo minimalno količino podatkov na terenu in metode prenosa učenja.

6. Analiza stroškov in koristi: Primerjava stroškov tehnologij dronov in drugih tehnik daljinskega zaznavanja bo osvetlila njihovo cenovno dostopnost in prednosti.

7. Krepitev vloge žensk v kmetijstvu: Sprejetje preciznega kmetijstva, ki ga omogočajo droni, lahko opolnomoči ženske v malem kmetijstvu in poveča njihovo sposobnost reševanja izzivov in prihodnjih negotovosti.

8. Vključevanje mladih: Modernizacija kmetijstva s preciznim kmetijstvom na osnovi brezpilotnih letalnikov lahko spodbudi zanimanje mladih za kmetijstvo in s tem okrepi dolgoživost in odpornost sektorja.

Zaključek

Skratka, integracija dronov v kmetijstvo malih kmetov ima potencial, da spremeni preživetje milijonov malih kmetov. Z zagotavljanjem inovativnih rešitev za spremljanje pridelkov, upravljanje gnojil in kartiranje droni kmetom omogočajo dragocene vpoglede za informirano odločanje. Kljub izzivom je prihodnost malega kmetijstva z droni polna priložnosti. Hitro razvijajoča se tehnologija v kombinaciji z padajočimi stroški odpira nova vrata kmetijskemu sektorju in ponuja obljubo prehranske varnosti, okoljske trajnosti in gospodarske blaginje za kmetijske skupnosti po vsem svetu.