Jak szybko uzyskać dane geoprzestrzenne dla rolnictwa, z dużą dokładnością i wymaganym wolumenem

Wykorzystanie bezzałogowych statków powietrznych (UAV), znanych również jako drony, oraz połączonych analiz

ma ogromny potencjał, aby wspierać i rozwiązywać niektóre z najbardziej palących problemów, przed którymi stoi

rolnictwa pod względem dostępu do dających się zastosować danych jakościowych w czasie rzeczywistym. 

Może być stosowany na różnych etapach cyklu uprawy: 

• Analiza gleby i pola – Po uzyskaniu precyzyjnych map 3D gleby można zaplanować sadzenie i przeanalizować stan składników odżywczych do dalszych działań:
• Sadzenie – UAS wysiewa nasiona ze składnikami odżywczymi w glebie ze średnim poborem 75 procent, obniżając w ten sposób koszty sadzenia.
• Monitorowanie upraw – animacje szeregów czasowych mogą pokazać dokładny rozwój upraw i ujawnić nieefektywności produkcji, umożliwiając lepsze zarządzanie uprawami.
• Nawadnianie – drony z czujnikami hiperspektralnymi, multispektralnymi lub termicznymi mogą identyfikować, które części pola są suche lub wymagają ulepszeń.
• Ocena stanu zdrowia – skanując uprawę zarówno w świetle widzialnym, jak i bliskiej podczerwieni, urządzenia przenoszone przez drony mogą zidentyfikować, które rośliny odbijają różne ilości światła zielonego i światła NIR. Informacje te mogą generować wielospektralne obrazy, które śledzą zmiany w roślinach i wskazują ich stan zdrowia.

 Wielospektralne obrazy pól są zwykle wykorzystywane przez rolników za pośrednictwem serwisów internetowych, takich jak Sen2-Agri (http://www.esa-sen2agri.org/), Onesoil (https://onesoil.ai/en/) itp. witryny wykorzystują zdjęcia z kosmosu (na przykład z satelitów Sentinel)

Głównym problemem ze zdjęciami satelitarnymi jest niska rozdzielczość czasowa i przestrzenna. Bezpłatne satelity Sentinel zapewniają dokładność rzędu 10 metrów na piksel, co nie wystarcza do osiągnięcia dokładności. Dodaje do tego fakt, że cykl przetwarzania danych wokół Ziemi wynosi 10 dni, więc opóźnienie czasowe danych wynosi średnio 3-5 dni, co latem może nie wystarczyć na podjęcie decyzji. Płatne satelity dają rozdzielczość do 2 metrów na piksel, ale są płatne. A wszystkie satelity mają problem z chmurami, w niektórych obszarach zachmurzenie może sięgać 50% czasu. Jednocześnie obszary zasłonięte chmurami na zdjęciach kosmicznych są „fałszywe” – są „zarysowywane” przez obrazy z sąsiednich obrazów, co zmniejsza ich wiarygodność. W rezultacie informacje otrzymywane przez rolników ze zdjęć satelitarnych dają dokładność określenia poziomu makroelementów (azotu, fosforu, potasu, próchnicy) w glebie nie większą niż 75%, a nawet z zauważalnym opóźnieniem i niedokładnością lokalizacji.

Podczas fotografowania z UAV rolnik może uzyskać rozdzielczość do 3-5 cm, czyli ponad 100 razy lepszą. W związku z tym dokładność określania poziomu makroskładników może sięgać 90-95%. Z drugiej strony liczbę pól w gospodarstwach rolnych można mierzyć w dziesiątkach sztuk, wystarczająco oddalonych od siebie, jedno pole zajmuje dziesiątki i setki hektarów lub akrów. W rezultacie, w trakcie prac polowych, rolnikowi dość trudno jest samodzielnie latać po wszystkich polach w całości na UAV, może to zająć kilka dni. Opłaty załogi lotniczej – Średnia dzienna stawka za mapowanie od 800 USD do 1200 USD.

Najbardziej obiecujące na dziś jest połączenie zdjęć z satelitów i obrazów z UAV. Biolodzy uważają, że to obserwacja wielowarstwowa – połączenie danych z obserwacji naziemnej, zdjęć satelitarnych i zdjęć z drona – daje najlepsze efekty w pracy. Przy wykorzystaniu technologii uczenia maszynowego, sztucznej inteligencji, przy jednoczesnym przetwarzaniu obrazów z satelitów i UAV, możliwe jest osiągnięcie wysokiej dokładności rzędu 90-95% na całym obszarze bez znacznych kosztów.

Kolejny problem korzystania z dronów na własną rękę. Zwykłe quadkoptery mają bardzo krótki zasięg – 50-100 hektarów na lot i dlatego są używane w terenie. Stałopłat UAV wymaga od rolnika zdobycia kwalifikacji pilota, nie może automatycznie wystartować i wylądować, jest traumatyczny i dostarcza zdjęć o niskiej jakości i rozdzielczości.

Rozwiązaniem jest zastosowanie nowego typu drona – wiropłatu Optiplane. Łączą w sobie zalety śmigłowców i stałopłatów, ale są pozbawione ich wad. W przeciwieństwie do helikoptera, wiropłat może pokryć obszar do 10 razy większy w jednym locie – ponad 1000 hektarów. W przeciwieństwie do UAV ze stałymi skrzydłami, wiropłat nie wymaga od rolnika umiejętności obsługi UAV – cały lot od startu do lądowania jest w pełni automatyczny. Po ustawieniu automatycznie widzi w telefonie lub tablecie zalecenia dotyczące korekty prac terenowych – mapy NDVI, NDWI, AF1, ARI1, informacje specjalne.

https://optiplane.ru/en