Дрони і супутники: моніторинг стану посівів впродовж сезону

Моніторинг стану посівів – головне джерело інформації про їх схожість, а також про наявність бур'янів, хвороб та інших проблем на полі. Моніторинг дозволяє своєчасно виявити відхилення в рості і розвитку рослин, визначити їх причини і прийняти оперативні управлінські рішення.

Моніторинг – трудомісткий процес. Він вимагає багато часу. Це стосується і великих полів, і маленьких ділянок, розкиданих по території кількох сільських рад.

У кращому випадку агроном повинен виїжджати на поле і оглядати посіви щодня. За молодими сходами завжди можна пройтися вглиб поля. Але якщо посіви зрілі – особливо не зорієнтуєшся. Рослини можуть вирости до двох метрів у висоту і вище. Це значно ускладнює аналіз посівів.

При обстежені «ногами» важко побачити повну картину на всьому полі. А відсутність інформації – це потенційні збитки.

Сьогодні існує багато способів моніторингу посівів протягом сезону. Серед них – застосування супутників і дронів, листова діагностика, аналіз проб ґрунту.

У цьому матеріалі ми познайомимо вас із використанням багатофункціональних і найбільш доступних інструментів. Конкретно – з дронами і супутниками, застосування яких ось уже кілька років революційним чином змінює вигляд сільського господарства.

Які результати можна отримати за допомогою супутників і дронів?

супутник / дрон

Супутниковий моніторинг

Суть такого моніторингу – аналіз стану посівів за результатами знімків супутника. Пролітаючи над певною територією і роблячи знімки високої роздільної здатності, супутник фіксує потрібні нам ділянки поля.

Отримані знімки є джерелом оперативної інформації про посіви, а спеціальні спектральні камери дозволяють розрахувати вегетаційні індекси (NDVI, NDRI, RVI та ін.).

Найбільш популярним в рослинництві вважається індекс NDVI – «Нормалізований Відносний Індекс Рослинності». Ґрунтуючись на даних про активність біомаси, індекс застосовується при оцінці стану посівів в конкретний момент часу або в динаміці.

Зелені рослини в процесі фотосинтезу поглинають основну частину видимого світлового спектру і відображають хвилі ближнього інфрачервоного. Таким чином розраховується NDVI індекс – різниця значень червоного та ближнього інфрачервоного спектра, розділена на їх суму. Характеризуючи щільність рослинності, NDVI вказує на ті ділянки поля, які потребують пересівання, внесення ЗЗР та добрив.

знімок Sentinel-2

Супутниковий знімок Sentinel-2. Масив полів господарства

Що отримує користувач сервісів супутникового моніторингу на практиці?

Головні продукти – карти стану посівів, розраховані на підставі NDVI індексу, а також карти продуктивності. Вони необхідні для отримання електронних карт-завдань і впровадження інструментів точного землеробства.

За останні 20 років на орбіту було виведено дуже багато супутників для проведення зйомки поверхні Землі. Вони мають різні параметри – починаючи від періодичності проходження над конкретною областю Землі, і закінчуючи спектром зйомки камери й роздільною здатністю знімків.

Головними особливостями, про які потрібно знати користувачеві, який обирає супутник як інструмент для агромоніторингу, є:

  • просторова роздільна здатність;
  • періодичність зйомки;
  • вартість.

порівняння супутників

Порівняння супутників дистанційного зондування Землі, що надають безкоштовні знімки

Оскільки деякі супутники були запущені як дослідницькі, доступ до зібраних ними даних сьогодні може отримати кожен. Безкоштовні знімки надають такі сервіси, як: НГС США, NASA, Європейське космічне агентство, Glovis, Digitalglobe, Land Viewer, Sentinels Scientific Data Hub.

Мінусом безкоштовних сервісів є низька якість знімків і необхідність програмної обробки. Потрібно витрачати час на завантаження даних і підготовку необхідних вам матеріалів.


Що стосується платних сервісів – стежте за нашими оновленнями, а ще краще – підписуйтесь на наші новини. Ми готуємо окремий звіт про провайдерів супутникових сервісів на ринку. Огляд вийде на нашому сайті найближчим часом.


Landsat 8 та Sentinel-2A

Різниця у відображенні даних, отриманих із супутників Landsat 8 і Sentinel-2A

Величезною перевагою використання супутникових систем є їхня ретроспективність. Багато сервісів мають власну базу знімків, зроблених за весь час їх роботи. Якщо потрібна ділянка знаходиться в «полі зору» супутника, можна отримати історію такої ділянки за останні кілька років. Це важлива інформація про поле: сівозміна, історична динаміка розвитку біомаси на певних полях, найбільш і найменш продуктивні зони. Якщо на одній і тій самій ділянці поля спектральні знімки демонструють проблеми рік від року, агроному буде легше встановити їх причину і вжити заходів.

Плюси:

  • розрахунок вегетаційних індексів, що характеризують стан рослинності;
  • автоматична обробка даних, що виключає суб'єктивне втручання;
  • аналіз як окремих полів, так і певних с/г культур;
  • безкоштовні дані;
  • можливість отримання історичних знімків поля.

Мінуси:

  • залежність від хмарності;
  • отримати знімки можна раз в 5-8 днів;
  • роздільна здатність знімків гірша, ніж у дронів.

Дрони на службі моніторингу

Застосування дронів значно спрощує збір необхідної інформації про стан посівів. На відміну від супутника, дрони більш мобільний інструмент, з більшою деталізацією даних. За рахунок того, що висота польоту дрона зазвичай знаходиться в рамках від 100 до 300 метрів над поверхнею землі, можна отримати знімки з роздільною здатністю в сантиметрах на піксель. Дрони дозволяють збирати величезну кількість інформації в найкоротші терміни. В середньому один екіпаж здатний за день обробити до 2 500 гектар.

Тут потрібно згадати про те, що для цілей сільського господарства застосовуються різні види БПЛА: літакового типу з фіксованим крилом, дрони-коптери з 4, 6, 8 гвинтами. Головні відмінності між БПЛА з фіксованим крилом і коптерами полягають в характеристиках дальності і стабільності польоту, підйомній вазі, способі запуску і посадки, ціні і т. д.

обмір поля

Обліт поля за складеним маршрутом. Дрон робить фотографії з перекриттями – пізніше такі знімки зшиваються в один детальний ортофотоплан

Виходячи з цілей використання, а також розміру господарства, відбувається вибір дрона перед покупкою. Сам процес проведення дослідження посівів практично однаковий. Як це відбувається на практиці?

дослідження поля за допомогою дрона

Схема проведення дослідження поля за допомогою дрона

Особливістю дронів є можливість використання спектральних камер, які дозволяють отримувати фотографії в ближньому інфрачервоному спектрі. На підставі таких знімків відбувається розрахунок NDVI індексів. Звичайні камери також можна застосовувати для цих цілей, але після проведення деяких модифікацій або додаткової обробки даних.

Існують також і «хмарні» програмні рішення, як, наприклад, DroneDeploy. Сервіс дозволяє самостійно проводити обробку знімків з розрахунком NDVI індексу. При цьому не потрібно завантажувати і встановлювати спеціальне програмне забезпечення та проводити складні обчислення – все відбувається прямо в браузері користувача.

інтерфейс DroneDeploy

Програмний інтерфейс сервісу обробки даних від DroneDeploy

Можна відзначити такі сильні і слабкі сторони дронів, які використовуються в сільському господарстві:

Плюси:

  • висока мобільність і оперативність проведення зйомки;
  • точність від 2 сантиметрів;
  • можливість зйомки в умовах хмарності;
  • висока продуктивність.

Мінуси:

  • вплив погодних умов на якість проведення зйомки;
  • наявність «no fly zone» біля аеропортів, військових та інших режимних об'єктів;
  • вартість дрона.

Можливості застосування моніторингу

Якісно проводити моніторинг з використанням супутників або застосуванням дронів можна починаючи з передпосівної підготовки ґрунту, і закінчуючи збором врожаю.

Перед посівом головним чином аналізується стан ґрунту. Основна інформація моніторингу за допомогою супутника або дронів на цьому етапі – якість проведення передпосівної обробки ґрунту. Дрони також застосовуються для складання точної карти рельєфу, де зазначають всі перепади висот, яри та інші природні об'єкти.

обліт перед посівом

Обліт перед посівом. Зверніть увагу на розподіл вологи на полі

Коли з посівом закінчено, відбувається моніторинг схожості. На цьому етапі аналізується рівень втрат рослин, визначається потреба в підсіві або пересіві. Супутниковий моніторинг і використання дронів дозволяють виявити проблеми найбільш оперативно. Головна інформація, яку отримує аграрій – карти густоти посівів та зони неоднорідності сходів. Таким чином відбувається порівняння всіх полів підприємства і підрахунок загальних втрат сходів.

Якщо говорити про озимі культури, то їх продуктивність багато в чому визначається характером росту і розвитку в весняний період вегетації, коли ще триває фаза кущіння. Паралельно з цим аналізується потреба в підживленні та внесенні добрив. Головна мета – оптимізація внесення добрив. Наприклад, у випадку з озимою пшеницею, проводити першу підгодівлю є сенс на полях з хорошим і задовільним станом посівів. Використовуючи дрони або супутник можна визначати ті ділянки, де потрібно вносити великі норми добрива, а також створювати електронні карти-завдання для техніки. Такі карти використовуються для диференціального внесення добрив.

знімок поля з дрона / ndvi

Зліва знімок поля з дрона, праворуч – це ж поле після побудови NDVI індексу стану сходів ярого ячменю. Червоні зони – зони з пригнобленою рослинністю. Зелені – здорові рослини. Зверху і знизу по краях поля – пересіви

Із загальних втрат врожаю від шкідників, хвороб і бур'янів на частку бур'янів припадає близько 30%. При цьому сумарні втрати врожаю і додаткові витрати на очистку полів від бур'янів подвоюють загальні втрати у виробництві зерна. Для оцінки засміченості поля ідеально підходить застосування дронів. Завдяки низькій висоті польоту і потужним камерам дрони здатні зібрати інформацію для створення карт, на яких можна відрізняти бур'яни від посівів. В результаті цього агроном, отримуючи більш точну інформацію, може вчасно внести правильну норму гербіциду.

локалізація бур'янів на поле

Приклад з нашої практики: обробка даних, зібраних дроном, на виявлення бур'янів в кукурудзі

В кінці вегетаційного періоду, перед збиранням врожаю, моніторинг повторюється. Це дозволяє уточнити терміни збору врожаю і остаточно спрогнозувати врожайність.

моніторинг дроном пшениці

З кожним роком підвищується якість камер, зростає ємність батарей. Алгоритми обробки зібраної інформації стають все кращими, а застосування дронів все більш доступним. Комерційні сервіси продовжують виводити на орбіту свої супутники дистанційного зондування. Програми Landsat і Sentinel-2 планують запуски нових апаратів з більш просунутими технологіями для зйомки і сканування поверхні Землі. Це сприяє тому, що моніторинг із застосуванням дронів і супутників через кілька років стане таким же звичайним в роботі українського аграрія, як сьогодні застосування GPS на техніці.

Підписатись на наші новини

Доброго дня!

Дякуємо за інтерес до наших послуг.

Залиште свої контакти і наш менеджер зв'яжеться з Вами і надасть всю необхідну інформацію

Консультант
Потрібна консультація?

Телефонуйте за номером +38 067 829 10 80
або залиште свої контактні дані і ми з вами зв'яжемося

Клієнти та Партнери

  • UkrLandFarming
  • Кернел
  • Agroprosperis
  • Миронівський Хлібопродукт
  • Астарта-Київ
  • Мрія
  • ІМК
  • Агрейн
  • Приват-АгроХолдинг
  • HarvEast
  • УкрАгроКом-Гермес-Трейдинг
  • Зерновий альянс – Баришівська зернова компанія
  • Фрідом Фарм Інтернешнл
  • Continental Farmers Group
  • ED&F Man
  • Agricom Group
  • Агро-Регіон
  • Централ Фармінг Юкрейн
  • Лендфорт
  • Агро-КМР
  • Фаворит-Агро
  • АМГ Миронівське
  • Бершадь Агроплюс
  • Грін Тім
  • Флора
  • MAS Seeds Україна
  • Syngenta
  • CAS
  • SmartDrones
  • Frendt
  • Meteotrek
  • Лабораторія AgroScope
  • DroneDeploy
  • OMP
  • AgGeek

Зворотний дзвінок