Останнім часом скрізь тільки і чути про нові можливості моніторингу посівів
за допомогою дронів. Проте багатьом аграріям досі важко поєднати проблеми,
що виникають протягом вегетаційного сезону, з можливостями безпілотників.
Дрон може стати «очима» фермера, однак
перш за все потрібно чітко окреслити проблеми, які він допоможе вирішити. Сьогодні на ринку є низка компаній, котрі можуть зробити комплексне обстеження поля «з висоти пташиного польоту», після чого замовник отримує
детальну аналітику. Це значно дешевше і зручніше, аніж самотужки навчати персонал користуватися дронами й обробляти отримані знімки. Після
завершення польоту всі дані в автоматичному режимі обробляються за допомогою спеціального
програмного забезпечення, після чого формуються три базових типи даних: ортофотоплан, цифрова модель місцевості, карта висот, а також карта
вегетаційних індексів. Здійснювати моніторинг
стану посівів можна декількома методами. Найпоширеніші з них – кольорові RGB-зображення,
NIR (ближній інфрачервоний) та NDVI (нормалізований відносний індекс рослинності).
RGB (зелений, синій, червоний) зображення передають те, що бачить людське око, та доступні на більшості платформ для аерофотозйомки. Найкраще наних помітно райони, які потенційно потребують ефективнішого управління: краї поля, технологічні колії проходів техніки, пропуски сівалок, затоплені
або переущільнені ділянки. Звісно, у цього виду зображень є певні обмеження – посіви мають бути добре розвиненими, аби різниця між нормальними та пошкодженими ділянками була добре помітною, окрім того, складно визначити незначні зміни вмісту
хлорофілу, ґрунт важко відділити від вегетаційної маси.
Near Infrared Imagery (NIR) – інфрачервоні зображення з використанням кольорової шкали добре демонструють те, що непомітне людському оку. Яскраво червоним позначені зони зі здоровими активно вегетуючими рослинами, сірий колір означає ґрунт або слабкі та малорозвинені ділянки посівів. Таким
чином, моніторинг рослинного покриву здійснюється з кращою деталізацією, ніж на RGB-зображенні. Найголовніше для майбутнього врожаю, аби сходи були рівномірними та мали однакову силу росту. За допомогою NIR можна ідентифікувати зону стресу раніше, аніж це стане помітно візуально, і на основі цього формувати рекомендації щодо живлення, захисту, поливу й оцінити врожайність у польових умовах. Зазвичай зображення такого типу входять до базових пакетів сервісів із моніторингу.
Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) –
обчислюваний показник, який використовують для
моніторингу здоров’я рослин та активності фотосинтезу. Він визначається через коефіцієнти спектральної яскравості для червоної та інфрачервоної
ділянок спектра за формулою: NDVI = (NIR – RED) /
(NIR + RED), де NIR – коефіцієнт для ближньої ІЧділянки спектра, RED – для червоної ділянки. Вибір цих діапазонів зумовлений насамперед оптичними
властивостями хлорофілу, адже в зоні видимого червоного (хвилі довжиною 600–700 нм) він має виражений максимум поглинання. Саме тому ми бачимо
рослини зеленими. В ділянці ближнього інфрачервоного випромінювання рослинність зазвичай має високий коефіцієнт відбиття. Тому, порівнюючи відбивну здатність у зазначених діапазонах, можна судити про концентрацію хлорофілу в будь-якому
об’єкті. Що вище значення індексу, то кращим є розвиток рослини. Для спрощення інтерпретації зображення використовують градієнт кольору переважно від червоного до зеленого, де червоний – дуже низькі показники вегетації, а зелений – дуже високі. Пошкоджені клітини рослин відбивають хвилі інакше, аніж здорові. Завдяки ширшій шкалі значень можна визначити різні рівні стресу рослин та розпізнати ділянки, які розвиваються найкраще, а за допомогою програм із обробки зображень – визначити й відсоткові співвідношення проблемних і нормальних зон на кожному конкретному полі.
Аналіз стану посівів за допомогою вегетаційного
індексу NDVI і ближнього інфрачервоного NIR наразі найпоширеніший на ринку. Це зручно завдяки двом основним критеріям – економія часу та ресурсів і можливість виявлення проблеми ще до того, як вона стане помітна візуально. До того ж оброблені за допомогою вегетаційних індексів ортофотоплани можуть чітко продемонструвати кількість і розміщення проблемних областей по всій площі поля.
Декілька практичних кейсів
Рельєф місцевості та якість проведення ґрунтообробних операцій. На основі знімків, отриманихіз дрона, можна побудувати 3D-модель рельєфу місцевості, оскільки визначення перепадів висот та ділянок із ризиком ерозії допоможе покращити
обробіток ґрунту. За допомогою дрона набагато легше інспектувати місцевість на предмет якості проведення ґрунтообробних операцій, коли важливо отримати вирівняну поверхню поля. Для цього підійдуть фото в форматі RGB. Єдина умова –
максимальна точність геоприв’язки.
За допомогою дрона можна здійснювати контроль за якістю роботи сівалок та підраховувати густоту сходів. Так само дуже зручно проводити моніторинг озимих культур, які щойно вийшли із зимівлі, задля оцінки їх загального стану.
Ця інформація допомагає приймати правильні рішення, коли існує загроза пересівання посівів.
Моніторинг іригаційного обладнання і контроль за якістю поливу. Показники індексу NDVI, із відзнятих дроном ортофотопланів, стають у нагоді під час пошуку несправних ділянок систем зрошення на полі завдяки різниці інтенсивності вегетації рослин на зрошенні й без.
Локалізація ділянок засмічення бур’янами. Визначення ділянок надмірного скупчення біомаси із їх подальшим аналізом та ідентифікацією бур’янів полегшує боротьбу з ними. Менеджмент таких зон особливо важливий перед жнивами. В такому разі можна використовувати і NDVI, і RGB.
Оцінка якості внесення та дії пестицидів на основі вегетаційних індексів (у тому числі NDVI) на тих ділянках, де було виявлено ураження, шляхом порівняння показників до внесення та через деякий період після.
Оцінка втрат урожаю через погодні умови. Ті, хто страхує майбутній урожай, безперечно, оцінять переваги можливості оперативно отримати інформацію про стан посівів у разі випадіння надмірних опадів, граду або ж за аномальної спеки. Цей спосіб
також дуже зручний для підрахунку збитків
Диференційоване внесення добрив та ефективне управління ділянками із дефіцитом елементів живлення. Показники вегетаційних індексів можуть допомогти визначити зони, де бракує певних елементів живлення, особливо якщо здійснювати порівняння з результатами агрохімічного обстеження поля.
Варто пам’ятати, що безпілотник – це лише інструмент, засіб для отримання даних, він не замінить агронома, однак може значно пришвидшити й полегшити його роботу та зробити прийняті рішення більш виваженими.
