iDrone: dron jako potężny sojusznik agronoma

Wprowadzenie

Wykorzystanie dronów w rolnictwie w ostatnich latach gwałtownie wzrosło, zmieniając sposób, w jaki agronomowie mogą monitorować uprawy i zarządzać nimi. Ta ewolucja postępuje nieustannie dzięki udoskonalaniu czujników, wydłużaniu czasu lotu oraz rozwojowi algorytmów sztucznej inteligencji do analizy zebranych danych.

W tradycyjnym rolnictwie monitorowanie upraw w celu wykrycia ewentualnych problemów lub oznak chorób odbywa się głównie wizualnie lub za pomocą modeli prognostycznych. Dzięki wykorzystaniu dronów natomiast, za pomocą specjalistycznych czujników, można uzyskać szczegółowy widok pól uprawnych z lotu ptaka, rejestrując obrazy o wysokiej rozdzielczości i wykrywając parametry takie jak stres wodny, różnice w żywotności roślin, ogniska niektórych rodzajów chorób i inne problemy.

Dzięki połączeniu tej zaawansowanej technologii monitorowania z wiedzą fachową i wizualną oceną w terenie drony mogą być wykorzystywane jako potężne narzędzie badań agronomicznych, zapewniając agronomowi cenne wsparcie w wielu działaniach (Rys. 1).

Rys.1: Przebieg pracy z dronem w rolnictwie (na górze), mapa żywotności winnic (po lewej) oraz podział żywotności wegetatywnej na 3 klasy (po prawej)

iDrone: dron jako potężny sojusznik agronoma

Dzięki wieloletniemu doświadczeniu zdobytemu w terenie Agrobit oferuje usługę iDrone, która pomaga optymalizować pracę rolnika, agronoma i technika rolnego, skracając czas i obniżając koszty badań dzięki następującym metodom:

1. Fotogrametria lotnicza

Drony mogą być wykorzystywane do przeprowadzania wizualnego monitoringu lotniczego upraw, umożliwiając technikom uzyskanie i archiwizowanie pełnego, szczegółowego obrazu stanu roślin w dużej skali.

Dzięki obrazom w świetle widzialnym pozyskanym z drona metodą teledetekcji można uzyskać:

• mapy widzialne (RGB), za pomocą których można zmierzyć powierzchnię pokrytą roślinnością, policzyć rośliny lub ubytki (Rys. 2) oraz wizualnie skontrolować uprawy
• modele 3D (Rys. 2) upraw i działki, za pomocą których można zmierzyć biomasę upraw
• cyfrowe modele wysokościowe (DEM, DSM), przydatne również na etapie projektowania nowych instalacji rolniczych lub nawadniających

Powtarzanie kilku lotów w ciągu sezonu może umożliwić technikom ocenę przebiegu wzrostu roślin i wprowadzenie ewentualnych korekt w zabiegach uprawowych.

Rys. 2: Model 3D winnicy (po lewej) oraz liczenie roślin i ubytków (po prawej)

2. Mapy wielospektralne

Mapy żywotności to narzędzia wykorzystywane w rolnictwie do szczegółowej i przestrzennie dokładnej oceny stanu zdrowia i witalności upraw. Mapy te dostarczają informacji o żywotności roślin, która może być powiązana z różnymi czynnikami, takimi jak zdrowie roślin, wzrost, pobieranie składników odżywczych i stres wodny.

Dzięki obrazom wielospektralnym pozyskanym z drona metodą teledetekcji oraz wykorzystaniu wskaźników wegetacji można uzyskać:

• mapy żywotności (wskaźniki: NDVI, OSAVI), umożliwiające rozróżnienie w obrębie działki stref bardziej i mniej żywotnych
• mapy chlorofilu (wskaźniki: GNDVI, NDRE, MCARI, TCARI), pozwalające zidentyfikować obszary zestresowane i niedoborowe
• mapy antocyjanów i karotenoidów (wskaźniki: ARI, CRI), pozwalające zidentyfikować ewentualny stres związany ze starzeniem się roślin

W zależności od potrzeb informacje te można przełożyć na przydatne mapy aplikacyjne, wykorzystywane na przykład do przeprowadzenia zróżnicowanego nawożenia, zabiegów lub zbiorów.

3. Mapy termiczne

Mapy stresu wodnego dostarczają szczegółowych, przestrzennie zlokalizowanych informacji o poziomie stresu wodnego roślin, umożliwiając technikom podejmowanie świadomych decyzji dotyczących gospodarowania zasobami wodnymi i nawadniania, na przykład poprzez skonfigurowanie precyzyjnego systemu nawadniania na podstawie podziału na strefy stresu wodnego.

Dzięki obrazom termalnym pozyskanym z drona metodą teledetekcji oraz wykorzystaniu wskaźników wegetacji można uzyskać:

• mapy stresu wodnego (wskaźniki: CWSI, NDWI, PRI), pozwalające zidentyfikować stres wodny lub niedobory wody u roślin
• mapy temperatury gleby, przydatne również do wykrywania zastoisk wodnych

Podsumowanie

Podsumowując, wykorzystanie dronów umożliwia precyzyjne mapowanie pól uprawnych dzięki większej efektywności i szybkości w porównaniu z innymi pomiarami ręcznymi. Drony mogą przelatywać nad dość dużymi powierzchniami, zbierając dane topograficzne, termalne i wielospektralne, aby dostarczyć szczegółowych informacji o stanie upraw, umożliwiając technikom podejmowanie bardziej świadomych decyzji dotyczących zarządzania uprawami.

Technologie te umożliwiają technikowi optymalizację produkcji, ograniczenie strat oraz poprawę efektywności stosowania środków produkcji rolnej, zapewniając szybszą reakcję na problemy takie jak choroby i szkodniki. Ponadto pozwalają precyzyjnie zidentyfikować zmienność w obrębie działki, umożliwiając technikowi zaplanowanie odpowiednich strategii mających na celu ograniczenie tej zmienności (nawożenie zróżnicowane), lub zasugerowanie strategii zróżnicowanego zbioru owoców pochodzących ze stref o różnej żywotności, w celu poprawy jakości produktu końcowego (oddzielny zbiór w zależności od stopnia dojrzałości).

Również w zakresie zabiegów fitosanitarnych technologia dronów może wnieść istotny wkład, wpisując się w kierunek wyznaczony przez europejski Zielony Ład i strategię „Od pola do stołu” (Farm-to-Fork), które zakładają ograniczenie stosowania środków chemicznych o 50% do 2030 roku oraz coraz większą zrównoważoność ekonomiczną, środowiskową i społeczną sektora rolnego. Mapy z dronów i modele 3D umożliwiają bowiem analizę cech biometrycznych roślin, takich jak grubość, wysokość i objętość, co pozwala tworzyć mapy aplikacyjne do zabiegów zróżnicowanych w zależności od rzeczywistego rozwoju wegetatywnego roślin. Jest to zgodne również z pojawianiem się nowych środków ochrony roślin, w przypadku których dawkę wyraża się już nie tylko w kg/ha lub ml/hl, ale także w kg produktu na jednostkę powierzchni liściowej (Leaf Wall Area), czyli w kg/10 000 m² LWA.