Brezpilotni letalniki (UAV) lahko nosijo različne senzorje daljinskega zaznavanja, ki lahko pridobijo večdimenzionalne, visoko natančne informacije o kmetijskih zemljiščih in izvajajo dinamično spremljanje več vrst informacij o kmetijskih zemljiščih. Takšne informacije vključujejo predvsem informacije o prostorski porazdelitvi poljščin (lokalizacija kmetijskih zemljišč, identifikacija vrst poljščin, ocena površine in dinamično spremljanje sprememb, pridobivanje podatkov o poljski infrastrukturi), informacije o rasti poljščin (fenotipski parametri poljščin, prehranski kazalniki, pridelek) in dinamiko stresnih dejavnikov rasti poljščin (vlažnost na polju, škodljivci in bolezni).
Prostorske informacije o kmetijskih zemljiščih
Prostorske lokacijske informacije kmetijskih zemljišč vključujejo geografske koordinate polj in klasifikacije pridelkov, pridobljene z vizualno diskriminacijo ali strojnim prepoznavanjem. Meje polj je mogoče prepoznati z geografskimi koordinatami, oceniti pa je mogoče tudi površino zasaditve. Tradicionalna metoda digitalizacije topografskih zemljevidov kot osnovnega zemljevida za regionalno načrtovanje in ocenjevanje površin ima slabo ažurnost, razlika med lokacijo meje in dejanskim stanjem pa je ogromna in ji manjka intuicija, kar ni ugodno za izvajanje preciznega kmetijstva. Daljinsko zaznavanje z brezpilotnimi letalniki (UAV) lahko pridobi celovite prostorske lokacijske informacije o kmetijskih zemljiščih v realnem času, kar ima neprimerljive prednosti tradicionalnih metod. Zračni posnetki iz digitalnih kamer visoke ločljivosti lahko omogočijo identifikacijo in določitev osnovnih prostorskih informacij o kmetijskih zemljiščih, razvoj tehnologije prostorske konfiguracije pa izboljša natančnost in globino raziskav lokacijskih informacij o kmetijskih zemljiščih ter izboljša prostorsko ločljivost ob uvedbi informacij o nadmorski višini, kar omogoča natančnejše spremljanje prostorskih informacij o kmetijskih zemljiščih.
Informacije o rasti pridelkov
Rast pridelkov je mogoče opredeliti z informacijami o fenotipskih parametrih, prehranskih kazalnikih in pridelku. Fenotipski parametri vključujejo vegetacijski pokrov, indeks listne površine, biomaso, višino rastlin itd. Ti parametri so medsebojno povezani in skupaj označujejo rast pridelkov. Ti parametri so medsebojno povezani in skupaj označujejo rast pridelkov ter so neposredno povezani s končnim pridelkom. Prevladujejo v raziskavah spremljanja kmetijskih informacij in izvedenih je bilo še več študij.
1) Fenotipski parametri pridelka
Indeks listne površine (LAI) je vsota enostranske zelene listne površine na enoto površine, ki lahko bolje opiše absorpcijo in izkoriščanje svetlobne energije s strani pridelka ter je tesno povezan z akumulacijo snovi v pridelku in končnim pridelkom. Indeks listne površine je eden glavnih parametrov rasti pridelkov, ki ga trenutno spremlja daljinsko zaznavanje z brezpilotnimi letalniki (UAV). Izračun vegetacijskih indeksov (indeks razmerja vegetacije, normalizirani indeks vegetacije, indeks vegetacije zaradi izboljšanja tal, indeks razlike vegetacije itd.) z multispektralnimi podatki in vzpostavitev regresijskih modelov s podatki o realnosti na terenu je zrelejša metoda za inverzijo fenotipskih parametrov.
Nadzemna biomasa v pozni fazi rasti poljščin je tesno povezana tako s pridelkom kot s kakovostjo. Trenutno se pri ocenjevanju biomase z daljinskim zaznavanjem z brezpilotnimi letalniki v kmetijstvu še vedno večinoma uporablja multispektralni podatek, izvleček spektralnih parametrov in izračun vegetacijskega indeksa za modeliranje; tehnologija prostorske konfiguracije ima pri ocenjevanju biomase določene prednosti.
2) Kazalniki hranilne vrednosti pridelkov
Tradicionalno spremljanje prehranskega stanja pridelkov zahteva vzorčenje na polju in notranjo kemijsko analizo za diagnosticiranje vsebnosti hranil ali indikatorjev (klorofil, dušik itd.), medtem ko daljinsko zaznavanje z brezpilotnimi letalniki (UAV) temelji na dejstvu, da imajo različne snovi specifične spektralne odbojno-absorpcijske značilnosti za diagnosticiranje. Klorofil se spremlja na podlagi dejstva, da ima v vidnem svetlobnem pasu dve močni absorpcijski območji, in sicer rdeči del 640–663 nm in modro-vijolični del 430–460 nm, medtem ko je absorpcija šibka pri 550 nm. Značilnosti barve in teksture listov se spreminjajo, ko pridelkom primanjkuje hranil, ključnega pomena za spremljanje hranil pa je odkrivanje statističnih značilnosti barve in teksture, ki ustrezajo različnim pomanjkljivostim in sorodnim lastnostim. Podobno kot pri spremljanju parametrov rasti je tudi izbira značilnih pasov, vegetacijskih indeksov in napovednih modelov še vedno glavna vsebina študije.
3) Pridelek
Povečanje pridelka je glavni cilj kmetijskih dejavnosti, natančna ocena pridelka pa je pomembna tako za kmetijsko proizvodnjo kot za oddelke za odločanje o upravljanju. Številni raziskovalci so poskušali vzpostaviti modele za ocenjevanje pridelka z večjo natančnostjo napovedovanja z uporabo večfaktorske analize.
Kmetijska vlaga
Vlažnost kmetijskih zemljišč se pogosto spremlja s termičnimi infrardečimi metodami. Na območjih z visoko vegetacijsko odejo zaprtje listnih stomat zmanjša izgubo vode zaradi transpiracije, kar zmanjša latentni toplotni tok na površini in poveča občutni toplotni tok na površini, kar posledično povzroči zvišanje temperature krošnje, ki se šteje za temperaturo krošnje rastline. Ker indeks vodnega stresa odraža energijsko bilanco pridelka, lahko kvantificira razmerje med vsebnostjo vode v pridelku in temperaturo krošnje, lahko temperatura krošnje, ki jo dobimo s termičnim infrardečim senzorjem, odraža stanje vlažnosti kmetijskih zemljišč; gola tla ali vegetacijski pokrov na majhnih območjih se lahko uporabi za posredno inverzijo vlažnosti tal s temperaturo podzemlja, kar je načelo, da: specifična toplota vode je velika, temperatura toplote se počasi spreminja, zato se prostorska porazdelitev temperature podzemlja čez dan lahko posredno odraža v porazdelitvi vlage v tleh. Zato lahko prostorska porazdelitev dnevne temperature podzemlja posredno odraža porazdelitev vlage v tleh. Pri spremljanju temperature krošnje so gola tla pomemben moteči dejavnik. Nekateri raziskovalci so preučevali razmerje med temperaturo gole zemlje in pokrovnostjo tal s poljščinami, razjasnili vrzel med meritvami temperature krošnje, ki jo povzroča gola zemlja, in dejansko vrednostjo ter uporabili popravljene rezultate pri spremljanju vlage na kmetijskih zemljiščih, da bi izboljšali natančnost rezultatov spremljanja. Pri dejanskem upravljanju kmetijske proizvodnje je v središču pozornosti tudi uhajanje vlage na poljih, izvedene pa so bile študije z uporabo infrardečih slikovnih naprav za spremljanje uhajanja vlage iz namakalnih kanalov, natančnost pa lahko doseže 93 %.
Škodljivci in bolezni
Uporaba spektralnega odboja v bližnjem infrardečem območju za spremljanje rastlinskih škodljivcev in bolezni temelji na: odboju gobastega tkiva listov in nadzoru tkiva ograje v bližnjem infrardečem območju. Pri zdravih rastlinah sta ti dve tkivni vrzeli napolnjeni z vlago in se širita, kar je dober reflektor različnih sevanj. Ko je rastlina poškodovana, se list poškoduje, tkivo ovene, voda se zmanjša, infrardeči odboj se zmanjša, dokler se ne izgubi.
Termično infrardeče spremljanje temperature je prav tako pomemben pokazatelj škodljivcev in bolezni pridelkov. Rastline v zdravih pogojih predvsem z nadzorom odpiranja in zapiranja listnih stomat, ki regulira transpiracijo, ohranjajo stabilnost lastne temperature; v primeru bolezni se pojavijo patološke spremembe, interakcije med patogenom in gostiteljem na rastlini, zlasti na vidike, povezane s transpiracijo, bodo določile dvig in padec temperature na okuženem delu. Na splošno zaznavanje rastlin vodi do deregulacije odpiranja stomat, zato je transpiracija na obolelem območju višja kot na zdravem območju. Močna transpiracija povzroči znižanje temperature na okuženem območju in večjo temperaturno razliko na površini listov kot na zdravem listu, dokler se na površini lista ne pojavijo nekrotične lise. Celice na nekrotičnem območju so popolnoma odmrle, transpiracija na tem delu je popolnoma izgubljena in temperatura se začne dvigovati, vendar ker se preostali del lista začne okuževati, je temperaturna razlika na površini listov vedno višja kot pri zdravi rastlini.
Druge informacije
Na področju spremljanja kmetijskih zemljišč imajo podatki daljinskega zaznavanja z brezpilotnimi letalniki (UAV) širši spekter uporabe. Uporabijo se lahko na primer za izločanje odpadle površine koruze z uporabo več teksturnih značilnosti, za prikaz stopnje zrelosti listov v fazi zrelosti bombaža z uporabo indeksa NDVI in za ustvarjanje kart predpisane uporabe abscisinske kisline, ki lahko učinkovito vodijo škropljenje bombaža z abscisinsko kislino, da se prepreči prekomerna uporaba pesticidov itd. Glede na potrebe spremljanja in upravljanja kmetijskih zemljišč je neizogiben trend za prihodnji razvoj informatiziranega in digitaliziranega kmetijstva nenehno raziskovanje informacij podatkov daljinskega zaznavanja z brezpilotnimi letalniki in širjenje njihovih področij uporabe.
Čas objave: 24. dec. 2024