Vegetationsindex: hur används de inom precisionsjordbruk?

För att kunna föra ett helt samtal om precisionsjordbruk måste man tala om vegetationsindex, särskilt när man diskuterar fjärranalys roll i denna form av jordbruk.

Vegetation är djupt involverad i nästan alla aspekter av mänsklig existens, inklusive andning, tillhandahållande av kläder och skydd, produktion av mat etc. Varje förändring i vegetationens sammansättning kan påverka miljön och ekonomin avsevärt.

Nya tekniska framsteg (geografiska informationssystem (GIS), globala positioneringssystem (GPS), fjärranalys och precisionsjordbruk) har varit de främsta drivkrafterna för förbättrad grödhantering. Precisionsjordbruk ger till exempel förbättrad analys samt upptäckt och kontroll av både tidsmässiga och geografiska variationer i grödoproduktionen inom ett fält.

AgTech-pionjärer revolutionerar precisionsjordbruk genom vegetationsindex. Det är av yttersta vikt för att uppnå målet med denna typ av jordbruk, vilket är att maximera produktionen samtidigt som antalet resursanvändningar minimeras.

Denna moderna användning av vegetationsindex inom precisionsjordbruk ger flera fördelar: fysikalisk-kemisk övervakning, realtidsdata och planering av jordbruksaktiviteter. Det är också möjligt att effektivt använda kartläggning av vegetationsindex för framtida referenser för att indikera cykliska förändringar.

Vad är vegetationsindex och deras typer?

Sedan 1974 har användningen av vegetationsindex, som hjälper till att genomföra regelbundna distansundersökningar av vegetation, varit utbredd. Genom att använda två eller flera spektralband är denna statistiska modell en spektraltransformation som kan användas för att detektera vegetation i dess mer allmänna betydelse.

Med hjälp av den här metoden kan forskare och andra nyfikna individer effektivt observera fotocentriska beteenden och upptäcka skillnader i trädkronorna. Vid behov kan de också göra tillförlitliga jämförelser med hjälp av denna information. Det innebär att man utvärderar en mängd olika variabler, såsom grödans utveckling, dess livskraft, dess biomassa och dess klorofyllinnehåll. Här är lista över vegetationsindex:

• NDVI (Normaliserat skillnadsvegetationsindex)
• VARI (Visible Atmospherically Resistant Index)
• ReCl (index för rödkantig klorofyllvegetation)
• EVI2 (Tvåbandsförbättrat vegetationsindex)
• LAI (Lövyta Vegetationsindex)
• WDRVI (Wide Dynamic Range Vegetation Index)
• GNDVI (Gröna normaliserade skillnadsvegetationsindex)
• GCI (Index för grön klorofyllvegetation)
• RCI (Röd klorofyllvegetationsindex)
• NDWI (Normaliserat skillnadsvattenindex)

Vad kan vegetationsindex användas till?

När jordbrukspersonal som jordbrukare, agronomer, grödförsäkringsbolag, forskare och andra undersöker mönster inom växthälsa kan de dra nytta av att använda ett vegetationsindex som NDVI eller VARI.

Användare av kartläggnings- och analysverktyget för jordbruket kan implementera indexet med ett knapptryck, vilket skapar en grön eller röd fläck på sina flygbilder, beroende på indexets resultat. De regioner som indikeras med färgen grön har växter som är i god hälsa. Färger som orange, gult och rött indikerar en förlust av energi och vitalitet.

Till exempel kan en majsodlare använda programmet för att skicka in multispektrala fotografier av sina majsfält när som helst mellan plantornas uppkomst och skörden. Applikationen skulle sedan tillämpa det föredragna vegetationsindexet.

Den färgglada färgen kan uppmärksamma dem på att en del av fältet har antagit en orange och röd nyans på vissa ställen. Det är en indikation på att växterna börjar bli bruna eller gula eller att de får ärr. Växterna i den här regionen kan lida av effekterna av en längre period av torka, översvämningar, otillräcklig eller överdriven gödsling, eller vara infekterade med en sjukdom.

Precis som tidigare var markanalys den mest effektiva metoden för att diagnostisera ett specifikt problem. Ändå ger vegetationsindexet bonden en ledtråd om att de bör koncentrera sina ansträngningar på en viss del av sin mark. De är fria att undersöka vad som orsakade problemet och överväga möjliga lösningar vid denna tidpunkt.

Varför är hyperspektrala vegetationsindex så viktiga?

Att integrera ett reflektansspektrum till ett enda numeriskt värde, känt som vegetationsindex, är en standardmetod för att bestämma vegetationens egenskaper. Hyperspektrala vegetationsindex, även kända som smalbandiga vegetationsindex, innehåller egenskaper eller våglängder som hyperspektral utrustning bara kan fånga på grund av deras kortare bandbredder.

Struktur, biokemi och växtfysiologi eller stress är de tre primära kategorierna som kan användas för att klassificera de vegetationsattribut som kan bedömas med hjälp av HVI:er.

• Det proportionella täcket, bladareaindex (LAI), gröna bladbiomassa, åldrad biomassa och andelen fotosyntetiskt aktiv strålning som absorberas är alla exempel på strukturella egenskaper som kan mätas. De flesta index för strukturanalys utformades för kompletta banduppsättningar och hade smalbandiga och hyperspektrala motsvarigheter.
• Exempel på biokemiska egenskaper är vatten, pigment (såsom klorofyll, antocyaniner och karotenoider) och andra kväverika produkter (såsom proteiner). Växters strukturella komponenter faller också under denna kategori (lignin och cellulosa).
• En stressinducerad förändring i xantofyllers status, variationer i klorofyllinnehåll, förändringar i bladfuktighet och fluorescens är några underskattade förändringar som kan mätas med hjälp av fysiologiska och stressindex.

Generellt sett har biokemiska och fysiologiska eller stressindikatorer utvecklats med hjälp av laboratorie- eller fältutrustning (spektral sampling mindre än 10 nm). De är inriktade på mycket små spektrala egenskaper. Som en direkt följd av detta är de uteslutande hyperspektrala. Utvecklade index för vatten är det enda undantaget från denna regel.

Vegetationsindex och fjärranalysteknik

Jordobservationssatelliter förser fjärranalysforskare med ny data som underlag för deras studier och förbättrar den analys som redan har utförts i takt med att sensorerna utvecklas.

Företag som redan har sin indexbaserade teknik och de som förbereder sig för att introducera en ny kan avsevärt skapa en marknad för sina jordbruksrelaterade produkter genom att anamma de senaste innovationerna inom spektrala vegetationsindexapplikationer. Detta gäller både företag som redan har sin indexbaserade programvara och de som planerar att lansera en ny.

Fördelarna med vegetationsindex inom fjärranalys förbättrar den övergripande kvaliteten på kundupplevelsen. Att jämföra satellitfotografering med olika typer av flygdata möjliggör följande:

• Minskade kostnader för drift, bearbetning och tolkning av data som samlas in av drönare.
• I jämförelse med flygbilder kan satellitbilder täcka ett större område.
• Minska kostnaderna för fältinspektioner: extra UAV-observationer (obemannade flygfarkoster) är dyrare än vanliga återbesök från satellit.
• Att få fram analyser av data i ett lämpligt format inom en kortare tid.
• Övervakning av fälten oavsett hur starka vindarna är.

Genom att använda satellitbilder kan företag inom jordbruksprogramvara avsevärt öka mängden flygdata de redan har tillgång till, samtidigt som de sparar tid och pengar och gör det möjligt för slutanvändare att få mer data på kortare tid.

Därför vegetationsindex i fjärranalys och grödövervakning hjälpa till att genomföra en övergripande, distansundersökning av grödans status. Om det finns ett problem kan jordbrukare välja att undersöka de områden som har upptäckts snarare än hela fältet.

Kontakta GeoPard för en lösning inom din nisch

Den stora majoriteten av de viktigaste vegetationsindexen, vilka uppgår till hundratals, måste inkluderas i jordbruksprogramvara i form av en lång lista som kan nås och användas på ett och samma ställe. GeoPard erbjuder den nödvändiga analysen som kan integreras i den befintliga jordbruksprogramvaran och den planerade programvaran.

Vi vägleder dig till det optimala valet som uppfyller de krav som du eller dina kunder ställer. Oavsett hur du planerar att använda vår produkt – API, white-label eller skräddarsydda lösningar – kan du vara säker på att den data du får är korrekt och tillförlitlig eftersom den samlats in med hjälp av fjärranalys och banbrytande satellitteknik.

GeoPard kan tillhandahålla noggrann datadriven analys på global nivå. Som ett resultat har företaget vunnit många nöjda kunders tillfredsställelse. Kontakta oss gärna för att diskutera detaljerna och potentialen med att använda fjärranalys i din nisch eller bransch.