Індекс рослинності: як його використовують у точному землеробстві?

Тепер, щоб повноцінно поговорити про точне землеробство, потрібно поговорити про індекс рослинності, особливо коли йдеться про роль дистанційного зондування в цьому виді сільського господарства.

Рослинність тісно пов'язана майже з кожним аспектом людського існування, включаючи дихання, забезпечення одягом та житлом, виробництво їжі тощо. Будь-яка зміна у складі рослинності може суттєво вплинути на навколишнє середовище та економіку.

Нещодавні технологічні досягнення (геоінформаційні системи (ГІС), системи глобального позиціонування (GPS), дистанційне зондування та точне землеробство) стали основними рушійними силами покращення управління сільськогосподарськими культурами. Наприклад, точне землеробство забезпечує покращений аналіз, виявлення та контроль як часових, так і географічних коливань у врожайності сільськогосподарських культур у межах поля.

Піонери сільськогосподарських технологій революціонізують точне землеробство за допомогою вегетаційних індексів. Це має першорядне значення для досягнення мети цього виду сільського господарства, яка полягає в максимізації виробництва при мінімізації кількості використовуваних ресурсів.

Таке сучасне використання вегетаційного індексу в точному землеробстві надає кілька переваг: фізико-хімічний моніторинг, дані в режимі реального часу та планування сільськогосподарської діяльності. Також можливо ефективно використовувати картографування вегетаційних індексів для майбутніх посилань, щоб відображати циклічні зміни.

Що таке вегетаційні індекси та які їх види?

З 1974 року широко поширене використання індексів рослинності, які допомагають проводити періодичні дистанційні дослідження рослинності. Використовуючи два або більше спектральних діапазонів, ця статистична модель є спектральним перетворенням, яке може бути використано для виявлення рослинності в її більш загальному значенні.

Використовуючи цей метод, вчені та інші допитливі особи можуть ефективно спостерігати за фотоцентричною поведінкою та виявляти відмінності в кроні. За необхідності вони також можуть проводити достовірні порівняння, використовуючи цю інформацію. Це включає оцінку різноманітних змінних, таких як розвиток культури, її енергія росту, біомаса та вміст хлорофілу. Ось список індексів рослинності:

• NDVI (Нормалізований індекс різниці рослинності)
• VARI (індекс стійкості до видимих атмосферних впливів)
• ReCl (індекси рослинності червоного краю хлорофілу)
• EVI2 (двосмуговий розширений індекс рослинності)
• LAI (Індекс листової рослинності)
• WDRVI (Індекс рослинності широкого динамічного діапазону)
• GNDVI (індекси зеленої нормалізованої різниці рослинності)
• Індекс зеленої хлорофілової рослинності (GCI)
• RCI (Індекс рослинності червоного хлорофілу)
• NDWI (Нормалізований різницевий індекс води)

Для чого можна використовувати вегетаційний індекс?

Вивчаючи закономірності у стані здоров'я рослин, фахівці сільського господарства, такі як фермери, агрономи, страховики врожаю, дослідники та інші, можуть бути корисними для використання вегетаційного індексу, такого як NDVI або VARI.

Користувачі інструменту сільськогосподарського картографування та аналізу можуть впроваджувати індекс одним натисканням кнопки, створюючи зелену або червону пляму на своїх аерофотознімках, залежно від результатів індексування. Регіони, позначені зеленим кольором, мають рослини, які перебувають у хорошому стані. Такі кольори, як помаранчевий, жовтий та червоний, вказують на втрату енергії та життєвих сил.

Наприклад, фермер, який вирощує кукурудзу, може використовувати програму для надсилання мультиспектральних фотографій своїх кукурудзяних полів у будь-який момент між появою рослин та збиранням врожаю. Потім програма застосовуватиме бажаний вегетаційний індекс.

Барвистий урожай може звернути їхню увагу на те, що частина поля набула помаранчевого та червоного відтінку в певних місцях. Це ознака того, що рослини стають коричневими або жовтими, або що на них з'являються рябини. Рослини в цьому регіоні можуть страждати від наслідків тривалої посухи, повеней, недостатнього або надмірного удобрення, або ж бути зараженими хворобою.

Як і раніше, наземне обстеження було найефективнішим методом діагностики конкретної проблеми. Тим не менш, індекс рослинності дає фермеру підказку про те, що йому слід зосередити свої зусилля на певній ділянці своєї землі. На цьому етапі він може вільно дослідити, що спричинило проблему, і розглянути можливі рішення.

Чому гіперспектральні індекси рослинності такі важливі?

Інтегрування спектру відбиття в одне числове значення, відоме як індекс рослинності, є стандартним методом визначення якостей рослинності. Гіперспектральні індекси рослинності, також відомі як вузькосмугові рослинні індекси, містять характеристики або довжини хвиль, які гіперспектральне обладнання може вловлювати лише через їхню коротшу смугу пропускання.

Структура, біохімія та фізіологія рослин або стрес – це три основні категорії, які можна використовувати для класифікації характеристик рослинності, що можуть бути оцінені за допомогою індексів високої щільності (HVI).

• Пропорційне покриття, індекс листової площі (LAI), біомаса зеленого листя, біомаса старіючого листя та частка поглиненого фотосинтетично активного випромінювання – все це приклади структурних особливостей, які можна виміряти. Більшість індексів для структурного аналізу були розроблені для повносмугових установок і мали вузькосмугові та гіперспектральні аналоги.
• Прикладами біохімічних властивостей є вода, пігменти (такі як хлорофіл, антоціани та каротиноїди) та інші продукти, багаті на азот (такі як білки). Структурні компоненти рослин також належать до цієї категорії (лігнін та целюлоза).
• Зміна статусу ксантофілів, викликана стресом, варіації вмісту хлорофілу, зміни вологості листя та флуоресценції – це деякі недооцінені зміни, які можна виміряти за допомогою фізіологічних та стресових індексів.

Загалом кажучи, біохімічні та фізіологічні або стресові індикатори були розроблені за допомогою лабораторного або польового обладнання (спектральний відбір проб менше 10 нм). Вони спрямовані на дуже крихітні спектральні характеристики. Як прямий наслідок цього, вони є виключно гіперспектральними. Розроблені індекси для води є єдиним винятком з цього правила.

Індекс рослинності та технологія дистанційного зондування

Супутники спостереження за Землею забезпечують вчених дистанційного зондування новими даними для підтримки їхніх досліджень та покращення аналізу, який вже проведений у міру розвитку датчиків.

Підприємства, які вже мають власну технологію на основі індексів, і ті, що готуються до впровадження нової, можуть суттєво створити ринок для своєї сільськогосподарської продукції, впроваджуючи останні інновації в застосуванні спектральних вегетаційних індексів. Це стосується як компаній, які вже мають власне програмне забезпечення на основі індексів, так і тих, хто планує запустити нове.

Переваги, які пропонують індекси рослинності в дистанційному зондуванні, покращують загальну якість обслуговування клієнтів. Порівняння супутникової фотографії з різними типами аероданих дозволяє:

• Зменшення витрат на експлуатацію, обробку та інтерпретацію даних, зібраних дронами.
• Порівняно з аерофотознімками, супутникові знімки можуть охоплювати ширшу територію.
• Зниження витрат на проведення польових перевірок: додаткові спостереження за допомогою БПЛА (безпілотних літальних апаратів) коштують дорожче, ніж стандартні повторні супутникові огляди.
• Отримання аналізу даних у відповідному форматі за коротший проміжок часу.
• Моніторинг полів незалежно від сили вітру.

Використання супутникових знімків дозволяє компаніям-розробникам сільськогосподарського програмного забезпечення значно збільшити обсяг аерофотоданих, до яких вони вже мають доступ, водночас заощаджуючи час і гроші та дозволяючи кінцевим користувачам отримувати більше даних за коротший час.

Отже, індекс рослинності в дистанційне зондування та моніторинг посівів допомогти провести дистанційне обстеження стану посівів на високому рівні. Якщо є проблема, фермери можуть вирішити обстежити виявлені ділянки, а не все поле.

Зверніться до GeoPard за рішенням у вашій ніші

Переважна більшість найважливіших вегетаційних індексів, яких налічується сотні, повинні бути включені до сільськогосподарського програмного забезпечення у вигляді довгого списку, до якого можна отримати доступ та використовувати в одному місці. ГеоПард пропонує основну аналітику, яку можна інтегрувати у вже доступне сільськогосподарське програмне забезпечення та заплановане програмне забезпечення.

Ми допоможемо вам обрати оптимальний варіант, який відповідатиме вашим вимогам або вимогам ваших клієнтів. Незалежно від того, як ви плануєте використовувати наш продукт — API, white-label чи індивідуальні рішення — ви можете бути впевнені, що отримані вами дані будуть точними та достовірними, оскільки вони були зібрані за допомогою дистанційного зондування та передових супутникових технологій.

GeoPard може надавати точну аналітику на основі даних у світовому масштабі. Як результат, компанія заслужила задоволення багатьох задоволених клієнтів. Будь ласка, зв'яжіться з нами, щоб обговорити особливості та можливості використання. дистанційне зондування у вашій ніші чи галузі.