Як гіперспектральна супутникова зйомка допомагає точному землеробству?

Використання гіперспектральних супутникових знімків у сільському господарстві змінило спосіб управління сільськогосподарськими угіддями для задоволення зростаючих потреб населення в умовах мінливого клімату.

Розвиток і комерціалізація цього інструменту останнім часом призвели до того, що він став доступним для розуміння і моніторингу не тільки великих, але й малих фермерських господарств у всьому світі.

Важливо розуміти концепцію гіперспектральної супутникової зйомки та її корисні наслідки для фермерів і сільськогосподарських угідь, а також способи її використання.

Чим супутникові знімки корисні для сільського господарства?

Протягом більшої частини людської історії сільське господарство було суто наземною наукою і практикою. Однак сьогодні сфера сільського господарства розширилася до величезних висот, досягнувши супутників, які обертаються навколо Землі. Але як насправді супутники впливають на те, як ми вирощуємо сільськогосподарські культури та виробляємо їжу?

Відповідь криється у факторах, від яких залежить сільське господарство, а саме: ґрунт, погода, температура, кількість опадів, розвиток сільськогосподарських культур, топографія і так далі.

Супутники або космічні технології дозволяють нам легко вимірювати і контролювати ці фактори, не виходячи з екранів наших комп'ютерів, а отримана таким чином інформація може бути використана для планування відповідних заходів у сільському господарстві.

Використання супутників у сільському господарстві швидко розвивається. Від простого збору інформації воно еволюціонувало до фактичного виконання точних сільськогосподарських операцій, наприклад, використання тракторів з GPS-навігацією для збору врожаю.

Важливо зазначити, що супутники використовуються переважно для отримання точних геопросторових даних про об'єкти, що становлять інтерес - сільськогосподарські угіддя, а в нашому випадку - посіви. Це досягається завдяки використанню комбінації з більш ніж трьох супутників і концепції, відомої як трилатерація.

Крім того, для вимірювання та моніторингу вищезгаданих факторів супутники оснащуються різними типами високопродуктивних датчиків. Саме завдяки поєднанню цих механізмів супутники стали настільки корисними в сучасному сільському господарстві.

Що таке гіперспектральна зйомка в точному землеробстві?

Гіперспектральна візуалізація - це процес отримання даних про об'єкт шляхом фіксації різних спектральних сигнатур з усього електромагнітного спектру світла, а не лише тієї смуги світла, яку ми можемо бачити, що відбивається від об'єкта.

Захоплення цих спектральних сигнатур здійснюється за допомогою спеціалізованих датчиків камер на борту супутників.

У сільському господарстві гіперспектральна зйомка ґрунтується на тому, що майже всі види сільськогосподарських культур демонструють різні спектральні характеристики на різних стадіях свого життєвого циклу та в різних фізіологічних умовах. Ці відмінності можна пояснити як очікуваними, так і неочікуваними спостереженнями.

У випадку неочікуваних результатів відмінності можна пояснити кількома факторами навколишнього середовища або управління, які змінили фізіологічні умови рослин. Це може допомогти у виявленні:

• Рівень вологості ґрунту
• Кілька захворювань
• Склад культур для систем багатопільного землеробства
• Засміченість бур'янами
• Рівень поживних речовин у ґрунті тощо.

Уважно вивчаючи та аналізуючи ці дані, фермер може легко адаптувати свої втручання для оптимального виробництва в часі та просторі. Таким чином, гіперспектральна зйомка дозволяє фермерам зрозуміти, чого хоче культура.

Фактично процес зйомки в сільському господарстві здійснюється або з землі, або з повітря. Наземна зйомка здійснюється за допомогою роботів або транспортних засобів, оснащених гіперспектральними датчиками. Для повітряної гіперспектральної зйомки використовуються дрони (БПЛА), а також супутникові знімки.

Оскільки робочий механізм гіперспектральної візуалізації передбачає точне вимірювання світла та його спектральних діапазонів, навіть невеликий рух або нерівномірність в системі може суттєво спотворити результати і завдати більше шкоди, ніж користі.

Отже, дуже важливо використовувати надійні і точні системи і сервіси для будь-яких сільськогосподарських операцій з використанням гіперспектральної візуалізації. Нарешті, застосування гіперспектральної зйомки в сільському господарстві найкраще реалізується, коли вона використовується регулярно протягом декількох циклів вирощування культур, щоб розуміння і моніторинг посівів були більш точними і достовірними.

Як супутникові спектральні знімки допомагають точному землеробству?

Супутники та пов'язані з ними технології не просто допомагають фермерам ефективно управляти своїми господарствами; вони змінюють спосіб ведення сільського господарства в усьому світі.

Супутники дають фермерам можливість бачити і розуміти всі свої сільськогосподарські угіддя з такої точки зору, про яку вони не могли і мріяти ще кілька десятиліть тому. Супутники допомагають фермерам ефективно і раціонально управляти своїми фермами наступними способами:

• Картографування: Початковим кроком у точному землеробстві з використанням супутників є ретельне картографування всієї земельної ділянки. Це особливо корисно у випадку великих сільськогосподарських угідь, оскільки дозволяє фермерам ідентифікувати та визначати пріоритети на основі просторових характеристик.
• Вимірювання та вивчення: Мультиспектральні камери та датчики, встановлені на супутниках, прямо чи опосередковано вимірюють широкий спектр важливих характеристик сільськогосподарських угідь, таких як стан здоров'я культур, живлення, водний стрес у ґрунті, стадія розвитку плантацій, погодні умови, хвороби тощо.
• Виконання та моніторинг: Крім того, супутникові дані та їхні функціональні можливості корисні для виконання автоматизованих технологічних операцій і дозволяють точно змінювати норми внесення добрив і режими зрошення. Більше того, оскільки знімки з часом накопичуються один за одним, вони відображають структуру характеристик сільськогосподарських угідь, а також навколишнього середовища. Це допомагає прогнозувати майбутні події, планувати і готуватися заздалегідь, щоб мати найбільші шанси мінімізувати екстремальні втрати від таких факторів, як посухи, зміни клімату, спалахи хвороб тощо.

Використання супутникових знімків у сільському господарстві, в тому числі гіперспектральних, підпадає під широку парасольку точного землеробства. Тому супутникові знімки рідко використовуються ізольовано і є скоріше одним з елементів Інтернету речей (IoT), що використовується в точному землеробстві.

Супутникові знімки в поєднанні з наземними даними, штучний інтелект, аналіз великих даних та поширення даних до рівня фермерів за допомогою смартфонів та прикладних сервісів.

Точніше кажучи, високоспектральні знімки в сільському господарстві є інструментом для наступного:

1. Виявлення стану здоров'я посівів:

Різні типи вегетаційних індексів, розраховані на основі багатоспектральних супутникових знімків, використовуються для розуміння, виявлення та моніторингу стану посівів. Як згадувалося раніше, різні стани здоров'я або їх інтенсивність спричиняють поглинання або відбиття світла різної довжини хвиль.

Датчики фіксують і обчислюють індекси, і найкращий з них може бути використаний в режимі, близькому до реального часу, для створення відповідних стратегій управління. Щоб дізнатися більше про різні типи індексів рослинності та про те, який з них обрати, читайте тут Блог GeoPard.

2. Стан та властивості ґрунту:

Подібно до того, як сільськогосподарські культури та їхнє листя мають різні спектральні характеристики в різних умовах, зміни в ґрунті та його властивостях також призводять до різного спектру світла, що відбивається повітряними датчиками.

Наприклад, індекс яскравості ґрунту є одним з таких індексів, що використовується для вимірювання та картографування властивостей ґрунту. Оскільки властивості ґрунту, такі як вологість, вміст поживних речовин, структура, еродованість і рН, відіграють величезну роль у загальному успіху або невдачі всієї сільськогосподарської системи, важливо точно і регулярно картографувати, управляти і контролювати стан ґрунту.

Систематичний відбір проб ґрунту може забезпечити більш точний опис властивостей ґрунту, але може бути дорогим і неефективним на великих площах.

В результаті, найкращий підхід поєднує гіперспектральну зйомку з систематичним сітчастим відбором зразків ґрунту для отримання точної та надійної карти різних властивостей ґрунту.

Це може бути використано в подальшому для застосування VRA-підживлення. Цей підхід використовується в Аналіз ґрунтових даних рішення, надане компанією ГеоПард Агрікультура.

3. Зростання сільськогосподарських культур та визначення типів культур/сорту

Застосування мультиспектральних супутникових знімків для розуміння та моніторингу росту сільськогосподарських культур, а також їхнього складу є важливим у випадку багатокультурних систем на великих фермах.

На великих фермах різні ділянки землі можуть мати локальні екологічні фактори, що спричиняють відхилення від нормальної моделі росту. Більше того, небажані рослини, такі як бур'яни, можуть рости на ділянках, які погіршують ріст основних культур.

Щоб відстежувати всі ці проблеми і переконатися, що вся земельна ділянка дасть оптимальні результати, мультиспектральні супутникові знімки створюють шари даних, які ви можете порівнювати і приймати обґрунтовані рішення.

Окрім цих поширених застосувань знімків HS, інші сфери застосування включають раннє виявлення повеней і попередження про них, виявлення лісових пожеж, моніторинг тваринництва тощо.

Підсумовуючи, можна сказати, що гіперспектральні супутникові знімки мають величезний потенціал і можливості застосування в сільському господарстві та перетворення їх на передову практику для вирішення зростаючих викликів 21-го століття.

Існує безліч способів, як фермери можуть скористатися цим потужним інструментом і зробити свою агрономічну практику простішою, ефективнішою, стійкішою і, що найголовніше, прибутковішою.

Однак також зрозуміло, що його застосування вимагає високого рівня точності та знань, і фермери повинні переконатися, що використовують надійну платформу постачальника агропослуг з високою операційною ефективністю та технічною експертизою.

GeoPard для сільського господарства пропонує широкий спектр сільськогосподарських рішень, які повністю використовують можливості мультиспектральних супутникових знімків Landsat, Sentinel і Planet.

Технології, що використовуються, мають дуже високу точність з високою роздільною здатністю 3 м і базою даних зображень за кілька років, що дозволяє встановити тенденції розвитку рослинності та зона управління для ваших сільськогосподарських угідь.

Інші можливості потужного движка GeoPard включають в себе роботу в режимі, близькому до реального часу Моніторинг урожаю і Дані врожайності використовуючи найновіші знімки, які ви можете легко візуалізувати в Інтернеті та на хмарних платформах на базі мобільних пристроїв.

Використовуючи всю цю інформацію та шари даних, GeoPard аналізує загальні характеристики продуктивності сільськогосподарських угідь і призначає змінні норми внесення добрив, такі як добриво, зрошення, або видів культур для ваших сільськогосподарських угідь з метою покращення ваших агрономічних практик з точки зору сталого розвитку та фінансів.

Поширені запитання

1. Як отримати супутникові знімки для ферми?

Щоб отримати знімки для своєї ферми, почніть з пошуку авторитетних постачальників, які пропонують послуги, орієнтовані на сільське господарство, такі як ГеоПард. Виберіть відповідний тарифний план на основі таких факторів, як роздільна здатність зображень і частота оновлень. Після оформлення підписки отримайте доступ до зображень через платформу або інструменти постачальника та завантажте знімки для вашої ферми. Використовуйте ці зображення для моніторингу стану посівів, виявлення проблемних ділянок та прийняття обґрунтованих рішень для оптимізації методів управління фермою.

2. Чому супутникові знімки корисні для розуміння харчових ланцюгів?

Він корисний для розуміння харчових ланцюгів з кількох причин. По-перше, він забезпечує широкомасштабний огляд поверхні Землі, дозволяючи дослідникам спостерігати і контролювати великі території та екосистеми. Ці знімки можуть допомогти визначити ключові особливості середовища проживання, такі як структура рослинності або океанографічні процеси, які впливають на розподіл і чисельність організмів у харчових ланцюгах. Крім того, вони допомагають відстежувати зміни в ґрунтовому покриві та кліматичних змінних, які є важливими факторами, що впливають на динаміку харчових ланцюгів.