В рамках проєкту ФАО/ЄБРР з цифрових технологій, які дозволяють знизити ризики в плодоовочевому бізнесі та знизити негативний вплив на навколишнє середовище, команда EastFruit приділяє чимало уваги величезним можливостям, які відкриває перед галуззю використання дронів або БЛПА. Нещодавно ми опублікували відео з інформацією про те, як можна використовувати дрони для обприскування садів, ягідників, виноградників і плантацій овочів.
У сьогоднішньому відео одна з провідних компаній з безпілотних технологій в агробізнесі України DronUA показує специфіку та можливості застосування дронів для мультиспектрального аналізу в садівництві. Скільки гектарів можна проаналізувати і як швидко за допомогою дрона? Наскільки точною може бути отримана інформація? Що можна побачити з дрона? Якими програмами обробляється інформація і які індекси використовуються? Які висновки можна зробити на підставі отриманої інформації й чому це може бути вигідно? Все це в нашому новому відео нижче.
Дрон (БЛПА) може проаналізувати весь сад з точністю до одного дерева у багато разів швидше і якісніше, ніж найдосвідченіший агроном.
За допомогою мультиспектрального аналізу можна визначити низку важливих показників, таких як: вологість ґрунту, активність хлорофілу, наявність хвороб, розподіл поживних речовин, інтенсивність цвітіння, розміри крони та багато іншого.
За допомогою одного дрона, який проводить мультиспектральний аналіз у саду, можна відзняти близько тисячі гектарів за один світловий день. Хоча садів розміром в 1 тисячу гектарів – одиниці в усьому світі.
Обробка інформації про сад у тисячу гектарів займає на одному комп’ютері близько одного дня. Мультиспектральні камери використовують різні діапазони світла від видимого до інфрачервоного.
Використання мультиспектрального аналізу в садівництві особливо актуальне для розв’язання таких питань як:
1) Визначення інтенсивності цвітіння плодових дерев і ухвалення рішення про проведення проріджування. Це необхідно для запобігання перевантаженню дерев плодами та отримання більш якісних фруктів більшого калібру.
2) Визначення дерев, що переросли, і проведення обрізки коренів для вирівнювання саду, що також дає змогу збільшити врожайність і якість фруктів.
3) Визначення проблем з поливом або дефіцитом поживних речовин в окремих ділянках саду.
4) Визначення осередків розвитку шкідників і хвороб.
Загалом використання спектрального аналізу дає змогу істотно підвищити швидкість реакції фермера на проблеми, що виникають у саду або на полі, що призводить до зниження втрат врожаю і підвищення його якості. А це додаткова виручка.
При цьому і витрати знижуються – адже за допомогою дрона можна раніше ідентифікувати проблеми й проводити обробки меншими дозами на більш ранніх етапах розвитку хвороб або поширення шкідників. Також можна проводити обробки тільки в місцях, де ці проблеми виникають.
Перешкодою для дрона буде градозахисна сітка над садом. Однак її зазвичай натягують після закінчення цвітіння, тож аналіз цвітіння можна проводити й в садах, де сітка встановлена.
Щоб обробити дані з камери дрона, знадобиться будь-яка фотограмметрична програма.
У цьому відео використовується одна з програм швейцарської компанії Pix4D, яка має велику низку спеціально розроблених фотограмметричних програм. А саме Pix4Dfields, спеціально розроблену для аграріїв, в якій зібрані всі необхідні функції та можливості, що потрібні саме для агровиробників. Для цього ми відкриваємо папку, яку ми отримали з нашого дрона – це набір знімків. Далі переходимо до нашої програми, створюємо новий проєкт, вказуємо шлях до зображень і бачимо, як вони завантажуються в нашу програму. Програма одразу зчитує з фотографій дані про те, де були зібрані знімки, які їхні параметри, скільки їх і відповідні координати.
Далі ми обираємо параметри обробки. На наш вибір є кілька варіантів того, як це зробити:
1) Це швидке опрацювання, яке ми можемо виконати навіть на дуже простому ноутбуці в полі та швидко отримати інформацію для своєчасного прийняття рішень.
2) І точна обробка, яку ми можемо виконати вже в офісі для того, щоб отримати максимально коректну та якісну інформацію.
Однією з вагомих переваг Pix4Dfields є орієнтація на наших аграріїв, де вже розроблена та доступна українська версія програми, повністю українською мовою.
Отже, завершилася обробка даних, і ми вже можемо побачити ортофотоплан, тобто єдине цілісне зображення нашого саду. Але ці дані так звані RGB, тобто те, що ми бачимо нашим звичайним оком, а для нас цікавий певний індекс або додаткова інформація, яку ми можемо отримати за допомогою мультиспектральної камери.
Використання дронів з мультиспектральними камерами дає можливість створювати карти індексів NDVI та NDRE, за допомогою яких можна оцінювати рівень розвитку, однорідність садів чи полів, виявляти стресові рослини, та багато іншого.
Для того, щоб програма розрахувала дані індекси, необхідно перейти до відповідного розділу індексів та обрати необхідні вже запропоновані нам індекси, які програма може автоматично розрахувати, або ж вручну налаштувати потрібні параметри для розрахунку, встановити необхідні галочки та створити дані індекси.
Отже, ми отримали наші індекси. Налаштовуючи їхнє відображення, межі, діапазони, кольорове відображення та багато іншого, ми вже тут можемо візуально оцінити стан наших рослин.
Також ми можемо використовувати режим подвійного перегляду, де можемо переглядати два індекси або той самий ортофотоплан.
NDVI – найуніверсальніший та історично перший вегетаційний індекс для оцінки стану рослин. Він характеризує концентрацію хлорофілу та біомаси.
Вегетаційні індекси – це лише спектральні показники рослин, які чутливі до вмісту хлорофілу та кількості біомаси. Вони можуть показати неоднорідність поля/саду, виявити наявність проблеми, але не можуть напряму показати розв’язання проблеми (наприклад, тип стресу або кількість необхідних добрив). Використання вегетаційних індексів здійснюється в комплексі з агрохімічним аналізом і консультаціями з фахівцями.
NDRE – схожий на NDVI індекс, але замість червоного діапазону використовує так званий “red edge” (червоний край) діапазон – перехідний між червоним і NIR. Це допомагає помітити незначні відмінності в стані густої та багатої на хлорофіл рослинності, коли червоний діапазон уже не є інформативним.
Використовуючи людську працю, сад площею 20 гектарів можна візуально обійти й перевірити на наявність проблем, оцінивши кожне дерево приблизно за 23 дні, а облетіти його за допомогою дрона з мультиспектральною камерою набагато швидше – всього за 30 хвилин.
Для опрацювання проведеного мультиспектрального аналізу саду площею 20 га в спеціальному програмному забезпеченні та виявлення недоліків і проблем знадобиться всього лише 2-3 години.
При візуальному огляді саду якість визначення проблем буде дуже низькою, а необхідний час – занадто великим. Весь цей час хвороби та шкідники знищуватимуть або пошкоджуватимуть ваш урожай і дохід.
Також у програмі доступні додаткові функції, такі як можливість завантаження супутникових даних за найближчі дні з відкритого супутника Sentinel O2, порівняння всієї цієї інформації, зонування, виділення проблемних ділянок і підготовка інформації для подальшої роботи.
Аналізуючи ці дані, ми можемо отримати додаткову інформацію, яку ми не можемо побачити у видимому діапазоні, а відтак якісніше та швидше визначити стан наших рослин і приймати відповідні рішення.
Для цього ми можемо або безпосередньо тут провести попередній аналіз нашої інформації з подальшим ухваленням рішень, використовуючи всю цю функціональність з відображення тих чи інших параметрів, або експортувати отримані нами дані одним із таких способів:
1) Ми можемо завантажити все це в хмарне середовище Pix4D, яким можна дуже легко поділитися з усіма зацікавленими особами, де вони можуть переглядати всю цю інформацію.
2) Ми можемо експортувати растрові дані для подальшої обробки в інших GIS-програмах.
3) Ми можемо експортувати векторні дані, щоб створити місію для застосування засобів захисту рослин з використанням дронів або іншої техніки.
4) Ми можемо експортувати звіти для нашого керівництва або всіх зацікавлених осіб і зберігати всю цю інформацію для подальшої аналітики.
Таким чином, мультиспектральний аналіз у поєднанні з сучасним програмним продуктом – це той інструмент, що дає змогу аграрію швидко аналізувати стан рослин і ухвалювати відповідні рішення для збереження та підвищення врожайності й ефективності своєї роботи.
Ми вдячні компанії “Сади Дніпра” (ТМ UApple) за надані відеоматеріали.
