Τα UAV μπορούν να μεταφέρουν μια ποικιλία αισθητήρων τηλεπισκόπησης, οι οποίοι μπορούν να λάβουν πολυδιάστατες, υψηλής ακρίβειας πληροφορίες για τις γεωργικές εκτάσεις και να πραγματοποιήσουν δυναμική παρακολούθηση πολλαπλών τύπων πληροφοριών για τις γεωργικές εκτάσεις. Τέτοιες πληροφορίες περιλαμβάνουν κυρίως πληροφορίες χωρικής κατανομής των καλλιεργειών (εντοπισμός γεωργικής γης, αναγνώριση ειδών καλλιεργειών, εκτίμηση έκτασης και δυναμική παρακολούθηση αλλαγών, εξόρυξη υποδομών αγρού), πληροφορίες ανάπτυξης καλλιεργειών (φαινοτυπικές παράμετροι καλλιεργειών, διατροφικοί δείκτες, απόδοση) και δυναμική παραγόντων στρες ανάπτυξης καλλιεργειών (υγρασία αγρού, παράσιτα και ασθένειες).
Χωρικές Πληροφορίες Γεωργικής Γης
Οι πληροφορίες χωρικής θέσης των γεωργικών εκτάσεων περιλαμβάνουν γεωγραφικές συντεταγμένες αγρών και ταξινομήσεις καλλιεργειών που λαμβάνονται μέσω οπτικής διάκρισης ή μηχανικής αναγνώρισης. Τα όρια των αγρών μπορούν να αναγνωριστούν με γεωγραφικές συντεταγμένες και μπορεί επίσης να εκτιμηθεί η περιοχή φύτευσης. Η παραδοσιακή μέθοδος ψηφιοποίησης τοπογραφικών χαρτών ως βασικός χάρτης για τον περιφερειακό σχεδιασμό και την εκτίμηση της περιοχής έχει χαμηλή επικαιρότητα και η διαφορά μεταξύ της θέσης των ορίων και της πραγματικής κατάστασης είναι τεράστια και στερείται διαίσθησης, γεγονός που δεν ευνοεί την εφαρμογή της ακριβούς γεωργίας. Η τηλεπισκόπηση UAV μπορεί να λάβει ολοκληρωμένες πληροφορίες χωρικής θέσης γεωργικών εκτάσεων σε πραγματικό χρόνο, κάτι που έχει τα ασύγκριτα πλεονεκτήματα των παραδοσιακών μεθόδων. Οι αεροφωτογραφίες από ψηφιακές κάμερες υψηλής ευκρίνειας μπορούν να πραγματοποιήσουν την αναγνώριση και τον προσδιορισμό βασικών χωρικών πληροφοριών γεωργικών εκτάσεων και η ανάπτυξη τεχνολογίας χωρικής διαμόρφωσης βελτιώνει την ακρίβεια και το βάθος της έρευνας σχετικά με τις πληροφορίες θέσης γεωργικών εκτάσεων και βελτιώνει την χωρική ανάλυση, ενώ παράλληλα εισάγει πληροφορίες υψομέτρου, γεγονός που επιτυγχάνει καλύτερη παρακολούθηση των χωρικών πληροφοριών των γεωργικών εκτάσεων.
Πληροφορίες για την ανάπτυξη των καλλιεργειών
Η ανάπτυξη των καλλιεργειών μπορεί να χαρακτηριστεί από πληροφορίες σχετικά με τις φαινοτυπικές παραμέτρους, τους θρεπτικούς δείκτες και την απόδοση. Οι φαινοτυπικές παράμετροι περιλαμβάνουν τη φυτική κάλυψη, τον δείκτη φυλλικής επιφάνειας, τη βιομάζα, το ύψος των φυτών κ.λπ. Αυτές οι παράμετροι είναι αλληλένδετες και συλλογικά χαρακτηρίζουν την ανάπτυξη των καλλιεργειών. Αυτές οι παράμετροι είναι αλληλένδετες και συλλογικά χαρακτηρίζουν την ανάπτυξη των καλλιεργειών και σχετίζονται άμεσα με την τελική απόδοση. Είναι κυρίαρχες στην έρευνα παρακολούθησης πληροφοριών για τις γεωργικές εκμεταλλεύσεις και έχουν διεξαχθεί περισσότερες μελέτες.
1) Φαινοτυπικές Παράμετροι Καλλιέργειας
Ο δείκτης φυλλικής επιφάνειας (LAI) είναι το άθροισμα της μονόπλευρης πράσινης φυλλικής επιφάνειας ανά μονάδα επιφάνειας, η οποία μπορεί να χαρακτηρίσει καλύτερα την απορρόφηση και τη χρήση της φωτεινής ενέργειας από την καλλιέργεια και σχετίζεται στενά με τη συσσώρευση υλικού και την τελική απόδοση της καλλιέργειας. Ο δείκτης φυλλικής επιφάνειας είναι μία από τις κύριες παραμέτρους ανάπτυξης των καλλιεργειών που παρακολουθούνται σήμερα από την τηλεπισκόπηση UAV. Ο υπολογισμός δεικτών βλάστησης (δείκτης αναλογίας βλάστησης, δείκτης κανονικοποιημένης βλάστησης, δείκτης βλάστησης διαμόρφωσης εδάφους, δείκτης διαφοράς βλάστησης κ.λπ.) με πολυφασματικά δεδομένα και η δημιουργία μοντέλων παλινδρόμησης με δεδομένα εδάφους είναι μια πιο ώριμη μέθοδος για την αντιστροφή των φαινοτυπικών παραμέτρων.
Η υπέργεια βιομάζα στο όψιμο στάδιο ανάπτυξης των καλλιεργειών σχετίζεται στενά τόσο με την απόδοση όσο και με την ποιότητα. Προς το παρόν, η εκτίμηση βιομάζας με τηλεπισκόπηση UAV στη γεωργία εξακολουθεί να χρησιμοποιεί ως επί το πλείστον πολυφασματικά δεδομένα, να εξάγει φασματικές παραμέτρους και να υπολογίζει τον δείκτη βλάστησης για μοντελοποίηση. Η τεχνολογία χωρικής διαμόρφωσης έχει ορισμένα πλεονεκτήματα στην εκτίμηση βιομάζας.
2) Δείκτες Διατροφής Καλλιεργειών
Η παραδοσιακή παρακολούθηση της θρεπτικής κατάστασης των καλλιεργειών απαιτεί δειγματοληψία πεδίου και εσωτερική χημική ανάλυση για τη διάγνωση της περιεκτικότητας σε θρεπτικά συστατικά ή δείκτες (χλωροφύλλη, άζωτο κ.λπ.), ενώ η τηλεπισκόπηση UAV βασίζεται στο γεγονός ότι διαφορετικές ουσίες έχουν συγκεκριμένα χαρακτηριστικά φασματικής ανακλαστικότητας-απορρόφησης για τη διάγνωση. Η χλωροφύλλη παρακολουθείται με βάση το γεγονός ότι έχει δύο ισχυρές περιοχές απορρόφησης στη ζώνη του ορατού φωτός, συγκεκριμένα το κόκκινο μέρος των 640-663 nm και το μπλε-ιώδες μέρος των 430-460 nm, ενώ η απορρόφηση είναι ασθενής στα 550 nm. Τα χαρακτηριστικά χρώματος και υφής των φύλλων αλλάζουν όταν οι καλλιέργειες είναι ελλιπείς και η ανακάλυψη των στατιστικών χαρακτηριστικών του χρώματος και της υφής που αντιστοιχούν σε διαφορετικές ελλείψεις και σχετικές ιδιότητες είναι το κλειδί για την παρακολούθηση των θρεπτικών συστατικών. Όπως και με την παρακολούθηση των παραμέτρων ανάπτυξης, η επιλογή χαρακτηριστικών ζωνών, δεικτών βλάστησης και μοντέλων πρόβλεψης εξακολουθεί να αποτελεί το κύριο περιεχόμενο της μελέτης.
3) Απόδοση Καλλιέργειας
Η αύξηση της απόδοσης των καλλιεργειών αποτελεί τον κύριο στόχο των γεωργικών δραστηριοτήτων και η ακριβής εκτίμησή της είναι σημαντική τόσο για την αγροτική παραγωγή όσο και για τα τμήματα λήψης αποφάσεων της διοίκησης. Πολυάριθμοι ερευνητές έχουν προσπαθήσει να δημιουργήσουν μοντέλα εκτίμησης απόδοσης με υψηλότερη ακρίβεια πρόβλεψης μέσω πολυπαραγοντικής ανάλυσης.
Γεωργική υγρασία
Η υγρασία των γεωργικών εκτάσεων παρακολουθείται συχνά με θερμικές υπέρυθρες μεθόδους. Σε περιοχές με υψηλή κάλυψη βλάστησης, το κλείσιμο των στομάτων των φύλλων μειώνει την απώλεια νερού λόγω της διαπνοής, η οποία μειώνει τη ροή λανθάνουσας θερμότητας στην επιφάνεια και αυξάνει τη ροή αισθητής θερμότητας στην επιφάνεια, η οποία με τη σειρά της προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας του θόλου, η οποία θεωρείται η θερμοκρασία του θόλου των φυτών. Καθώς ο δείκτης υδατικής καταπόνησης, που αντικατοπτρίζει το ενεργειακό ισοζύγιο των καλλιεργειών, μπορεί να ποσοτικοποιήσει τη σχέση μεταξύ της περιεκτικότητας σε νερό των καλλιεργειών και της θερμοκρασίας του θόλου, έτσι και η θερμοκρασία του θόλου που λαμβάνεται από τον θερμικό αισθητήρα υπέρυθρων μπορεί να αντικατοπτρίζει την κατάσταση υγρασίας του γεωργικού εδάφους. Το γυμνό έδαφος ή η κάλυψη βλάστησης σε μικρές περιοχές μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την έμμεση αντιστροφή της υγρασίας του εδάφους με τη θερμοκρασία του υπεδάφους, η οποία είναι η αρχή ότι: η ειδική θερμότητα του νερού είναι μεγάλη, η θερμοκρασία της θερμότητας αλλάζει αργά, επομένως η χωρική κατανομή της θερμοκρασίας του υπεδάφους κατά τη διάρκεια της ημέρας μπορεί να αντικατοπτρίζεται έμμεσα στην κατανομή της υγρασίας του εδάφους. Επομένως, η χωρική κατανομή της θερμοκρασίας του υπεδάφους κατά τη διάρκεια της ημέρας μπορεί έμμεσα να αντικατοπτρίζει την κατανομή της υγρασίας του εδάφους. Κατά την παρακολούθηση της θερμοκρασίας του θόλου, το γυμνό έδαφος είναι ένας σημαντικός παράγοντας παρεμβολής. Μερικοί ερευνητές έχουν μελετήσει τη σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας του γυμνού εδάφους και της εδαφοκάλυψης των καλλιεργειών, έχουν διευκρινίσει το χάσμα μεταξύ των μετρήσεων της θερμοκρασίας του θόλου που προκαλούνται από το γυμνό έδαφος και της πραγματικής τιμής και έχουν χρησιμοποιήσει τα διορθωμένα αποτελέσματα στην παρακολούθηση της υγρασίας των γεωργικών εκτάσεων για να βελτιώσουν την ακρίβεια των αποτελεσμάτων παρακολούθησης. Στην πραγματική διαχείριση της παραγωγής γεωργικών εκτάσεων, η διαρροή υγρασίας στον αγρό είναι επίσης το επίκεντρο της προσοχής. Έχουν διεξαχθεί μελέτες που χρησιμοποιούν υπέρυθρες απεικονίσεις για την παρακολούθηση της διαρροής υγρασίας των καναλιών άρδευσης, η ακρίβεια μπορεί να φτάσει το 93%.
Παράσιτα και Ασθένειες
Η χρήση της παρακολούθησης της φασματικής ανακλαστικότητας εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας για τα παράσιτα και τις ασθένειες των φυτών, με βάση: τα φύλλα στην περιοχή εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας της ανάκλασης από τον ιστό σφουγγαριού και τον έλεγχο του ιστού φράχτη, υγιή φυτά, αυτά τα δύο κενά ιστού γεμάτα με υγρασία και διαστολή, είναι ένας καλός ανακλαστήρας διαφόρων ακτινοβολιών. Όταν το φυτό έχει υποστεί ζημιά, το φύλλο έχει υποστεί ζημιά, ο ιστός μαραίνεται, το νερό μειώνεται, η ανάκλαση στο υπέρυθρο μειώνεται μέχρι να χαθεί.
Η θερμική υπέρυθρη παρακολούθηση της θερμοκρασίας είναι επίσης ένας σημαντικός δείκτης παρασίτων και ασθενειών των καλλιεργειών. Τα φυτά σε υγιείς συνθήκες, κυρίως μέσω του ελέγχου του ανοίγματος και του κλεισίματος των στομάτων των φύλλων, της ρύθμισης της διαπνοής, διατηρούν τη σταθερότητα της δικής τους θερμοκρασίας. Σε περίπτωση ασθένειας, θα εμφανιστούν παθολογικές αλλαγές, οι αλληλεπιδράσεις παθογόνου - ξενιστή στο παθογόνο στο φυτό, ειδικά στις πτυχές που σχετίζονται με τη διαπνοή, θα καθορίσουν την άνοδο και την πτώση της θερμοκρασίας στο μολυσμένο τμήμα. Γενικά, η ανίχνευση των φυτών οδηγεί σε απορρύθμιση του ανοίγματος των στομάτων και έτσι η διαπνοή είναι υψηλότερη στην πάσχουσα περιοχή από ό,τι στην υγιή περιοχή. Η έντονη διαπνοή οδηγεί σε μείωση της θερμοκρασίας της μολυσμένης περιοχής και σε μεγαλύτερη διαφορά θερμοκρασίας στην επιφάνεια του φύλλου από ό,τι στο φυσιολογικό φύλλο, μέχρι να εμφανιστούν νεκρωτικές κηλίδες στην επιφάνεια του φύλλου. Τα κύτταρα στην νεκρωτική περιοχή είναι εντελώς νεκρά, η διαπνοή σε αυτό το μέρος χάνεται εντελώς και η θερμοκρασία αρχίζει να αυξάνεται, αλλά επειδή το υπόλοιπο φύλλο αρχίζει να μολύνεται, η διαφορά θερμοκρασίας στην επιφάνεια του φύλλου είναι πάντα υψηλότερη από αυτή ενός υγιούς φυτού.
Άλλες πληροφορίες
Στον τομέα της παρακολούθησης πληροφοριών γεωργικής γης, τα δεδομένα τηλεπισκόπησης από UAV έχουν ένα ευρύτερο φάσμα εφαρμογών. Για παράδειγμα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εξαγωγή της πεσμένης περιοχής καλαμποκιού χρησιμοποιώντας πολλαπλά χαρακτηριστικά υφής, να αντικατοπτρίσουν το επίπεδο ωριμότητας των φύλλων κατά το στάδιο ωριμότητας του βαμβακιού χρησιμοποιώντας τον δείκτη NDVI και να δημιουργήσουν χάρτες συνταγογράφησης εφαρμογής αμπσισικού οξέος που μπορούν να καθοδηγήσουν αποτελεσματικά τον ψεκασμό αμπσισικού οξέος στο βαμβάκι για την αποφυγή υπερβολικής εφαρμογής φυτοφαρμάκων, και ούτω καθεξής. Σύμφωνα με τις ανάγκες της παρακολούθησης και διαχείρισης γεωργικής γης, είναι αναπόφευκτη η τάση για τη μελλοντική ανάπτυξη της πληροφορικής και της ψηφιοποίησης της γεωργίας να διερευνώνται συνεχώς οι πληροφορίες των δεδομένων τηλεπισκόπησης από UAV και να επεκτείνονται τα πεδία εφαρμογής τους.
Ώρα δημοσίευσης: 24 Δεκεμβρίου 2024