Dron w rolnictwie.

Monitorowanie obszarów rolniczych
Pomiary pod wnioski unijne
Weryfikacja stanu roślinności
Dokumentowanie szkód

Dron w rolnictwie

W poniższym tekście postaramy sie wyjaśnić co można zobrazować donem jakim rodzajem kamery oraz jaki obraz otrzymamy przy użyciu tych właśnie kamer

Zarejestrowany dronem obraz pozwala na ocenę stanu roślinnego, zidentyfikowanie stanu upraw i szybko wyeliminowanie zagrożenia dla Twojego pola. gdzie powinieneś zacząć?

Najnowsza technologia pozyskiwania dnych dronem umożliwia ocenę stanu roślin i wykrywanie różnic w uprawie w ciągu kilku minut . Korzystanie z algorytmów zdrowia roślinnego, takich jak NDVI z mapami wykonanymi dronem, może pomóc podkreślić różnorodność i ułatwić wykrycie formy roślin , jednak krązy wiele błednych opini na temat NDVI spójrzmy więc na to – bo to skomplikowany temat.

Dla wielu może być trudne do określenia, od czego zacząć i jak Dron w rolnictwie może pomóc zbierać dane.

W tym poście zajmiemy się najpopularniejszymi pytaniami, np. „Jakiego typu aparatem kupić” i „jaka jest różnica między NDVI, false-NDVI i VARI”. Zacznijmy od tego.

Algorytmy zdrowotne dla roślin umożliwiają hodowcom i rolnikom określenie zróżnicowania stanu upraw

Dron w rolnictwie.

Zmierzenie zdrowia roślin za pomocą drona jest możliwe, ponieważ zdrowe rośliny odbijają światło inaczej niż rośliny niezdrowe. Rośliny, które są zdrowsze, mają tendencję do odbijania zielonego światła bardziej, niż światła czerwonego dlatego wyglądają na zieleń. Rośliny odbijaja również światło bliskiej podczerwieni niewidoczne gołym okiem, ale te można wykryć za pomocą czujników bliskich podczerwieni znanych jako NIR

Algorytmy zdrowia roślin, takie jak NDVI i VARI (więcej poniżej) porównują proporcje światła przechwyconego w różnych pasmach (czerwone, zielone, niebieskie, a czasami bliskia podczerwień), aby obliczyć wartości liczbowe dla każdego piksela lub obszaru danej mapy. Mapy z algorytmami zdrowia roślin są następnie przypisywane do kolorów w oparciu o te wartości numeryczne, co ułatwia identyfikację wariancji pomiędzy zdrowymi i niezdrowymi obszarami.

Dron w rolnictwie.

Dron w rolnictwie. Przykład kolorowej mapy stanu roślin

Jakimi  aparatami fotograficznymi mogę oceniać zdrowie roślin ?

Istnieje kilka rodzajów kamer, które pomogą Ci ocenić stan zdrowia roślin, każda z nich jest inna i należy wybrać taką aby spełniała indywidualne wymagania.

Przyjrzyjmy się najpopularniejszym typom kamer używanych do mapowania w rolnictwie.

 Kamery RGB
RGB – czyli typowe – kamery przechwytują światło czerwone, zielone i niebieskie.(RGB) Jest to typ aparatu, który jest dostępny w większości modeli dronów

 Zalety korzystania z kamery RGB

Po pierwsze, obrazy RGB są standartem wyposażenia każdego profesjonalnego drona – dzięki czemu jest to opcja, która nie wymaga zainwestowania w technologię dodatkowych czujników.
Podrugie aparaty RGB przechwytują obrazy podobne do tego, co widać ludzkim okiem, co oznacza, że obraz ten ??jest nam bardziej znany i łatwiejszy do interpretacji – nawet bez użycia algorytmów zdrowia roślin. Kamery RGB są również wielofunkcyjne, co oznacza, że ??są w stanie wykonywać zdjęcia do tworzenia szczegółowych ortofotomap.

 Wady czujników RGB

Należy pamiętać iż kamery RGB nie są przeznaczone stricte do celów rolniczych. Można ich używać do określania względnego zdrowia roślin. Oznacza to, że jeśli przelecisz połowę swojego pola jednego dnia, a drugą połowę następnego, nie otrzymasz użytecznego odczytu stanu upraw. Dzieje się tak dlatego, ponieważ ilość światła słonecznego i pokrywy chmur musi pozostawać niezmienna przez cały czas trwania lotu drona aby wykonać wymierną analizę danych.

 Kamery podczerwone (NIR)

Istnieją dwa główne typy kamer NIR: Zmodyfikowane kamery RGB dla kamer Near Infrared i Multispectral. Są to zazwyczaj drogie, jednak na rynku dostępne są różne opcje takich kamer. Przyjrzyjmy się bliżej.

  •  Kamery RGB zmodyfikowane dla bliskiej podczerwieni

Modyfikowane aparaty są wyposażane są w filtr, aby w zależności od modelu zastosować kombinację bliskiego podczerwieni, czerwonego, zielonego i niebieskiego.

  •  Kamery Wielofunkcyjne

Kamery wielofunkcyjne przechwytują światło czerwone, zielone i bliskie podczerwieni. np. Seqoia.

 Korzyści z modyfikowanych kamer RGB i multispektralnych

Jedną z głównych korzyści przy stosowaniu zmodyfikowanych kamer RGB i multispektrycznych jest ich zdolność do kalibrowania się za pomocą czujników padania światła, dzięki czemu możliwe jest porównanie dokładnych danych dotyczących zdrowia roślin wraz z upływem czasu. Oznacza to, że można porównywać różne dane na mapie, pomimo zmian słońca i zachmurzenia z dnia na dzień lub z tygodnia na tydzień. Ta zdolność jest ważna dla agronomów, którzy pracują z rolnikami przez cały sezon.

 Wady zmodyfikowanych kamer RGB i multimedialnych

Kamery RGB zmodyfikowane filtrami NIR i kamerami wielofunkcyjnymi zapewniają wysoką wydajność i dokładne zdjęcia NDVI, ale wymagają znacznie większej inwestycji niż standardowe kamery RGB. Kamery o wysokiej jakości NIR mogą kosztować od 1200 USD na dolnym końcu do 7 000 USD na wyższym końcu. Dodatkowo, podczas gdy dostępne są wiele konwersji aparatów gdzie jakość obrazu jest niespójna co może prowadzić do złej jakości map i opraowań.

Jakiego typu algorytu zdrowia roślin należy używać?

Zalecamy użycie algorytmu, który jest przeznaczony do danego typu zbieranych zdjęć.

Przyjrzyjmy się niektórym najczęstszym algorytmom zdrowia roślin stosowanemu w rolnictwie

Dron w rolnictwie.

Dron w rolnictwie. Przykład obrazu z VARI

 VARI Co to jest VARI?
Widoczny Indeks Odporności (VARI) został zaprojektowany i przetestowany w celu współpracy z czujnikami RGB. VARI jest miarą „jak zielony” obraz. VARI nie jest przeznaczony do zastępowania kamery NIR, ale ma znaczenie podczas pracy z obrazami innymi niż NDVI. Obrazy RGB z zastosowanym algorytmem VARI umożliwiają wykrycie obszarów na polu.

 Dlaczego warto używać czujników RGB i algorytmu VARI?

Wielu rolników chce tylko zrozumieć tylko względne zdrowie roślin na swoich polach. Obrazy RGB z algorytmem VARI dostarczają użytecznych informacji dotyczących warianci w pojedynczym punkcie czasowym i mogą być cennym narzędziem pomagającym rolnikom zidentyfikować problem i zastosować właściwy środek bądź dzialałanie zapobiegawcze.

 Co to jest NDVI?

Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) to powszechnie stosowana technika teledetekcji, która identyfikuje roślinność i mierzy ogólny stan roślinności. NDVI od wielu lat jest standardem w rpzpoznaniu stanu roślin w rolnictwie. W przeszłości obrazy bliskiej podczerwieni były zazwyczaj przechwytywane przez satelity lub samoloty załogowe, ale teraz dogry dołączyły drony. Wcześniej pobranie danych z satelit trwało kilka tygodni lub więcej, aby odbierać obrazy NDVI z satelitów. Dziś nagrania i zdjęcia z drona są dostępne prawie natychmast.
NDVI polega na porównaniu światła podczerwonego w celu pomiaru trwałości roślin w szerokim zakresie warunków.

Dron w rolnictwie.

Dron w rolnictwie. Przykład NDVI

W przypaku roślin wysokich np.kukurydza o oceny wysokości uprawy przyatnym narzęziem jest również ortofotomapa na temat której można więcej przczytać w tym artykule.

Opryski – nawożenie z powietrza 

Za pomocą drona można w szybki i oszczędny sposób wykonać opryski pól uprawnych. Istnieją urządzenia wyposażone w zasobniki na nawozy płynne, które w połączeniu z lotem autonomicznym, planowanym na ekranie komputera, wykonują prace które tradycyjnie robi się ciągnikami rolniczymi .

Tak po krótce można opisać kamery i algorytm jak również inne możliwości  zastosowania Drona do obrazowania, oceny oraz wykazania stanu upraw  upraw rolniczych.

Wykorzystanie w rolnictwie bezzałogowego statku latającego – drona (ang. Unmanned Aerial Vehicle; UAV).

Drony mogą zapewnić rolnikom z trzy rodzaje szczegółowych danych. Po pierwsze, widząc uprawy z powietrza można ujawnić wzorce, które narażają uprawy, od problemów irygacyjnych do zmienności glebowej, a nawet inwazji szkodników i grzybów, które nie są widoczne na poziomu wzroku. Po drugie, przechwytywanie danych z podczerwieni oraz widma światła, które to dane mogą być łączone w celu utworzenia widoku upraw, który wskazuje różnice między zdrowymi i zagrożonymi roślinami w taki sposób, w jaki nie można zobaczyć tego gołym okiem. Wreszcie po trzecie, UAV może badać uprawy, co tydzień, codziennie, a nawet, co godzinę. Dane mogą być łączone w celu stworzenia obrazu zmian w uprawie, odsłaniając punkty zapalne lub możliwości lepszego zarządzania uprawami.

Dzięki zamontowanym na statkach bezzałogowych, kamerom i aparatom fotograficznym, można zdalnie monitorować nie tylko stan upraw, ale również reagować na niepokojące zjawiska naturalne (podejrzenia pożaru, zalanie terenu upraw) bez konieczności ruszania się z domu.

Wykorzystanie dronów w rolnictwie czy leśnictwie

Wykorzystanie dronów w rolnictwie czy leśnictwie daje wiele korzyści: pozwala zaoszczędzić paliwo, ocenić kondycję upraw z innej perspektywy oraz umożliwia tworzenie map i pomiar działek. Dodatkowo, w momencie zauważania alarmowej sytuacji, może niezwykle szybko podjąć działania mające na celu zapobiegnięcie utraty upraw, lub drzewostanu.

Coraz częstszym zastosowaniem dronów w rolnictwie będzie opryskiwanie upraw. Użycie UAV pozwala na opryskanie w krótszym czasie i przy praktycznie zerowych nakładach dużej powierzchni upraw, możliwy jest oprysk 1 ha w ciągu 35 minut. Na rynku dostępnych jest kilka rozwiązań dostosowanych do prowadzenia takich prac. Jednym z wiodących producentów jest firma DJI mająca w ofercie kompletne urządzenie pozwalające przenosić ponad 10 kilogramów nawozów

Kolejnym ważnym argumentem jest monitorowanie szkód w uprawach poczynionych przez szkodniki i przez to wcześniejsze zareagowanie oraz zastosowanie działań ochronnych.

UAV znajduje również wykorzystanie w badaniach stanu urządzeń nawadniających oraz zobrazowania czy uprawa w całości jest nawadniana w takim samym stopniu.

Do tego celu służą urządzenia wyposażone kamery termowizyjne. Kamera termowizyjna pozwala na sprawdzenie, w jakim stopniu system nawadniający jest wydajny, czy nastawy systemu są optymalne dla danej uprawy oraz czy powierzchnia uprawy w całości jest nawadniana w sposób jednolity.

Dzięki użyciu kamer termowizyjnych można ocenić zawartość wody w glebie by w momencie dobrej wilgotności nie nawadniać nie potrzebnie upraw i nie narażać się na ponoszenie związanych z tym wydatków.

Użycie UAV pozwala na ocenę, jakości plonów.

Dzięki zastosowaniu w dronach kamer video i aparatów fotograficznych o bardzo wysokiej rozdzielczości można ocenić stan uprawy orz podjąć w odpowiednim czasie decyzję czy nadaję się ona do zbioru czy jeszcze powinna dojrzewać. Do tego celu służą dedykowane czujniki wizualne pozwalające na zliczenie roślin, pomiar ich wysokości, wyliczenie biomasy oraz gęstości pokrycia uprawy.

W tym celu zostały stworzone czujniki wielospektralne pozwalające na monitorowanie zdrowia roślin, bezinwazyjne mapowanie chwastów, wykrywania anomalii uprawy i ocena szkód pogodowych

Szybka reakcja na szkodniki.

W wypadku zauważenia takiego zagrożenia do urządzenia można podłączyć urządzenie, emiter, który emituje dźwięki o częstotliwości, która płoszy szkodniki. Przy użyciu drona można w wymiernie szybki sposób sprawdzić czy w naszych upraw nie niszczą szkodniki takie jak zwierzyna leśna czy gryzonie.

Doskonałym przykładem użycia UAV jest sadownictwo, gdzie dzięki wspomnianym wcześniej emiterom ultradźwięków bądź sygnałów świetlnych można odstraszać ptaki niszczące zbiory owoców.

Zastosowanie UAV pozwala na tworzenie map obszarowych.

Wspomniane tworzenie map jak i pomiar działek (posiadanie dobrze nakreślonych map z uwzględnieniem własnego terenu, jest jednym z czynników szybkiego i pozytywnego otrzymania środków w ramach dopłaty obszarowej) odbywa się za pomocą specjalistycznej kamery multispektralnej, umożliwiającej wykonanie planu przestrzennego w dwóch trybach:

– standardowa mapa w formie zdjęcia z „lotu ptaka”

– mapa w podczerwieni, dzięki której rolnik jest w stanie w szczegółowy sposób ocenić kondycję upraw (a to w następstwie może pomóc zaoszczędzić nawet 30% wydatków na nawozy, które generują jedne z największych kosztów w gospodarstwie).

Użycie UAV ułatwia również wskazanie w wypadku, kiedy doszło do szkody w uprawach i zachodzi potrzeba np. ubezpieczycielowi wielkości szkód w miejscach, do których trudno dotrzeć pieszo, takich jak wysokie zasiewy typu kukurydza, rzepak czy tytoń. Z lotu ptaka można dość dokładnie sprawdzić i oszacować ze zdjęć obszar uszkodzeń spowodowanych na przykład przez grad czy dziką zwierzynę.

Przy pomocy UAV jesteśmy w stanie wykonać ortofotomapy

Mapy te potrzebne są np. do założenia melioracji, w miejscach gdzie jest problem z zalewami pól.

Jednym z przykładowych urządzeń pozwalających, po podczepieniu pod niego odpowiedniej aparatury na wykonywanie takich map, jest Octocopter Hornet T8XXL RTF.

Zapraszamy do korzystania z naszych usług.