В рамках проекта ФАО/ЕБРР по цифровым технологиям, которые позволяют снизить риски в плодоовощном бизнесе и снизить негативное влияние на окружающую среду, команда EastFruit уделяет немало внимания огромным возможностям, которые открывает перед отраслью использование дронов или БЛПА. Недавно мы опубликовали видео с информацией о том, как можно использовать дроны для опрыскивания садов, ягодников, виноградников и плантаций овощей.
В сегодняшнем видео одна из ведущих компаний по беспилотным технологиям в агробизнесе Украины DronUA показывает специфику и возможности применения дронов для мультиспектрального анализа в садоводстве. Сколько гектаров можно проанализировать и как быстро с помощью дрона? Насколько точной может быть полученная информация? Что можно увидеть с дрона? Какими программами обрабатывается информация и какие индексы используются? Какие выводы можно сделать на основании полученной информации и почему это может быть выгодно? Всё это в нашем новом видео ниже.
Дрон (БЛПА) может проанализировать весь сад с точностью до одного дерева во много раз быстрее и качественнее, чем самый опытный агроном.
С помощью мультиспектрального анализа можно определить ряд важных показателей, таких как: влажность почвы, активность хлорофилла, наличие болезней, распределение питательных веществ, интенсивность цветения, размеры кроны и многое другое.
С помощью одного дрона, который проводит мультиспектральный анализ в саду, можно отснять около тысячи гектаров за один световой день. Хотя садов размером в 1 тысячу гектаров — единицы во всём мире.
Обработка информации о саде в тысячу гектаров занимает на одном компьютере около одного дня. Мультиспектральные камеры используют разные диапазоны света от видимого до инфракрасного.
Использование мультиспектрального анализа в садоводстве особенно актуально для решения таких вопросов как:
1) Определение интенсивности цветения плодовых деревьев и принятие решения о проведении прореживания. Это необходимо для предотвращения перегрузки деревьев плодами и получения более качественных фруктов большего калибра.
2) Определение переросших деревьев и проведения обрезки корней для выравнивания сада, что также позволяет увеличить урожайность и качество фруктов.
3) Определение проблем с поливом или дефицитом питательных веществ в отдельных участках сада.
4) Определение очагов развития вредителей и болезней.
В целом использование спектрального анализа позволяет существенно повысить скорость реакции фермера на возникающие в саду или на поле проблемы, что приводит к снижению потерь урожая и повышению его качества. А это дополнительная выручка.
При этом и затраты снижаются — ведь с помощью дрона можно раньше идентифицировать проблемы и проводить обработки меньшими дозами на более ранних этапах развития болезней или распространения вредителей. Также можно проводить обработки только в местах, где эти проблемы возникают.
Преградой для дрона будет градозащитная сетка над садом. Однако её, как правило, натягивают после окончания цветения, поэтому анализ цветения можно проводить и в садах, где сетка установлена.
Чтобы обработать данные с камеры дрона, понадобится любая фотограмметрическая программа.
В этом видео используется одна из программ швейцарской компании Pix4D, которая имеет большой ряд специально разработанных фотограмметрических программ. А именно Pix4Dfields, специально разработанную для аграриев, в которой собраны все необходимые функции и возможности, что нужны именно для агропроизводителей. Для этого мы открываем папку, которую мы получили с нашего дрона – это набор снимков. Далее переходим к нашей программе, создаем новый проект, указываем путь к изображениям и видим, как они загружаются в нашу программу. Программа сразу считывает с фотографий данные о том, где были собраны снимки, какие их параметры, сколько их и соответствующие координаты.
Далее мы выбираем параметры обработки. На наш выбор есть несколько вариантов того, как это сделать:
1) Это быстрая обработка, которую мы можем выполнить даже на очень простом ноутбуке в поле и быстро получить информацию для своевременного принятия решений.
2) И точная обработка, которую мы можем выполнить уже в офисе для того, чтобы получить максимально корректную и качественную информацию.
Одной из весомых преимуществ Pix4Dfields является ориентация на наших аграриев, где уже разработана и доступна украинская версия программы, полностью на украинском языке.
Итак, завершилась обработка данных, и мы уже можем увидеть ортофотоплан, т.е. единое цельное изображение нашего сада. Но эти данные так называемые RGB, то есть то, что мы видим нашим обычным глазом, а для нас интересен определенный индекс или дополнительная информация, которую мы можем получить с помощью мультиспектральной камеры.
Использование дронов с мультиспектральными камерами дает возможность создавать карты индексов NDVI и NDRE, с помощью которых можно оценивать уровень развития, однородность садов или полей, выявлять стрессовые растения, и многое другое.
Для того чтобы программа рассчитала данные индексы, необходимо перейти в соответствующий раздел индексов и выбрать необходимые уже предложенные нам индексы, которые программа может автоматически рассчитать, или вручную настроить необходимые параметры для расчета, установить необходимые галочки и создать данные индексы.
Итак, мы получили наши индексы. Настраивая их отображение, границы, диапазоны, цветовое отображение и многое другое, мы уже здесь можем визуально оценить состояние наших растений.
Также мы можем использовать режим двойного просмотра, где можем просматривать два индекса или тот же ортофотоплан.
NDVI — самый универсальный и исторически первый вегетационный индекс для оценки состояния растений. Он характеризует концентрацию хлорофилла и биомассы.
Вегетационные индексы – это лишь спектральные показатели растений, которые чувствительны к содержанию хлорофилла и количеству биомассы. Они могут показать неоднородность поля/сада, выявить наличие проблемы, но не могут напрямую показать решение проблемы (например, тип стресса или количество необходимых удобрений). Использование вегетационных индексов осуществляется в комплексе с агрохимическим анализом и консультациями со специалистами.
NDRE – похожий на NDVI индекс, но вместо красного диапазона использует так называемый «red edge» (красный край) диапазон – переходный между красным и NIR. Это помогает заметить незначительные отличия в состоянии густой и богатой хлорофиллом растительности, когда красный диапазон уже не является информативным.
Используя человеческий труд, сад площадью 20 гектаров можно визуально обойти и проверить на наличие проблем, оценив каждое дерево примерно за 23 дня, а облететь его с помощью дрона с мультиспектральной камерой намного быстрее – всего за 30 минут.
Для обработки проведенного мультиспектрального анализа сада площадью 20 га в специальном программном обеспечении и выявления недостатков и проблем потребуется всего лишь 2-3 часа.
При визуальном осмотре сада качество определения проблем будет очень низким, а требуемое время – слишком большим. Все это время болезни и вредители будут уничтожать или повреждать ваш урожай и доход.
Также в программе доступны дополнительные функции, такие как возможность загрузки спутниковых данных за ближайшие дни с открытого спутника Sentinel O2, сравнение всей этой информации, зонирование, выделение проблемных участков и подготовка информации для дальнейшей работы.
Анализируя эти данные, мы можем получить дополнительную информацию, которую мы не можем увидеть в видимом диапазоне, и, следовательно, качественнее и быстрее определить состояние наших растений и принимать соответствующие решения.
Для этого мы можем либо непосредственно здесь провести предварительный анализ нашей информации с дальнейшим принятием решений, используя всю эту функциональность по отображению тех или иных параметров, либо экспортировать полученные нами данные одним из следующих способов:
1) Мы можем загрузить все это в облачную среду Pix4D, которой можно очень легко поделиться со всеми заинтересованными лицами, где они могут просматривать всю эту информацию.
2) Мы можем экспортировать растровые данные для дальнейшей обработки в других GIS-программах.
3) Мы можем экспортировать векторные данные, чтобы создать миссию для применения средств защиты растений с использованием дронов или другой техники.
4) Мы можем экспортировать отчеты для нашего руководства или всех заинтересованных лиц и сохранять всю эту информацию для дальнейшей аналитики.
Таким образом, мультиспектральный анализ в сочетании с современным программным продуктом – это тот инструмент, который позволяет аграрию быстро анализировать состояние растений и принимать соответствующие решения для сохранения и повышения урожайности и эффективности своей работы.
Мы благодарны компании «Сады Днепра» (ТМ UApple) за предоставленные видеоматериалы.
