Blog

Datele multispectrale și utilizarea lor în analiza vegetației nu este un lucru nou. Agronomii, fermierii și profesioniștii forestieri, precum și cercetătorii de mediu au depins de aceste informații de zeci de ani, datorită imaginilor satelitare. Cu toate acestea, sateliții își introduc limitele.

Și anume: rezoluții mai scăzute, acces cu poartă și întreruperi cu acoperire în cloud. Dronele topografice cu camere multispectrale, totuși, abordează toate aceste limite. Dintr-o dată, fermierii, pădurarii și cercetătorii au în mâini o soluție puternică, la cerere.

Într-adevăr, revoluția tehnologică duce industria agricolă la un nivel cu totul nou, deoarece datele culese rapid pot fi acum introduse în mașini automate pentru a reduce cheltuielile generale pentru irigare și aplicarea de îngrășăminte și pesticide. De asemenea, silvicultură și domeniile de mediu sunt afectate de aceste date foarte detaliate, în vrac, pe suprafețe mari de uscat sau de mare.

Pe măsură ce schimbările climatice introduc schimbări rapide în zonele de plantare, disponibilitatea apei și dăunători, dronele apar ca instrumente dinamice pentru a oferi tuturor o viziune cuprinzătoare asupra a ceea ce se întâmplă și mijloacele de a ajusta tacticile.

Cum funcționează, din punct de vedere tehnic, datele dronei multispectrale?

Doar o fracțiune de lungimi de undă de-a lungul spectrului electromagnetic sunt vizibile pentru ochiul uman.

Spectrul electromagnetic este o gamă largă de lungimi de undă, fiecare purtând informații. Doar o parte dintre acestea sunt vizibile pentru ochiul uman. Când ne uităm la orice, ceea ce putem vedea este un spectru de culori reflectat de roșu, verde și albastru (RGB) pe care îl interpretăm ca orice combinație a culorilor curcubeului pe baza lungimilor de undă ale acestora.

Camerele RGB normale filtrează lungimile de undă pentru informațiile pe care le putem vedea. Camerele multispectrale sunt echipate cu lentile și filtre care captează lungimi de undă dincolo de spectrul vizibil – în direcția lungimilor de undă în infraroșu.

De ce este important acest lucru pentru analiza culturilor și a solului? Plantele și solul absorb și reflectă lungimile de undă de la lumina soarelui, în funcție de conținutul lor. De exemplu, atunci când o plantă este sănătoasă și este angajată în fotosinteză, va absorbi multă lumină roșie și albastră și va reflecta verde și mult mai multă lumină infraroșie.

Când ne uităm la o plantă (verde) bogată în clorofilă, vedem lungimea de undă a luminii pe care planta o reflectă, nu pe cele pe care le absoarbe (albastru și roșu). Producția de clorofilă în frunze are ca rezultat o mare reflectare a luminii infraroșii, dar nu putem vedea acest lucru. Senzorii multispectrale pot înregistra acest lucru, astfel încât noi să putem.

Acest lucru este util, deoarece semnalele de reflectanță în infraroșu reduse reduc producția de clorofilă înainte de a o vedea cu ochiul liber, astfel încât să putem urmări în mod proactiv sănătatea plantelor prin intermediul senzorilor UAV multispectrali.

Frunzele sănătoase reflectă multă lumină în infraroșu apropiat, pe care nu o putem detecta, dar senzorii multispectrali o pot detecta. Deci, această parte (roșu la NIR) a spectrului este cheia pentru urmărirea sănătății plantelor.

Cercetătorii și agronomii au lucrat cu date multispectrale de zeci de ani și au organizat rapoartele de reflectare în indici care sunt utilizați pentru analiza culturilor și detectarea orice, de la stresul de irigare la infestări cu dăunători și buruieni. Câțiva indici comuni sunt indicele de vegetație a raportului (RVI) și indicele de vegetație a diferențelor normalizate (NDVI), care este cel mai comun indice în teledetecție.

Deoarece lumina roșie și infraroșu sunt chiar una lângă cealaltă pe spectru și sunt tratate invers în plantele sănătoase, zona dintre ele se numește margine roșie. MicaSense produce senzori care captează această bandă ca instrumente puternice de detectare timpurie a stresului plantelor. Indicele Normalized Difference Red Edge (NDRE) este un instrument analitic puternic pentru citirea acestei benzi și detectarea modificărilor în plante în stadiile lor incipiente.

Cele trei tipuri de rezoluții care contează

Rezoluția spațială este locul în care strălucește informațiile multispectrale UAV, deoarece se referă la densitatea pixelilor, rezoluția și acuratețea datelor. Acesta este elementul cheie de diferențiere atunci când se compară datele spectrale din cele două metode de captură, deoarece rezoluția datelor satelitare persistă în jurul unui metru, în timp ce UAV poate capta detalii până la un centimetru.

Rezoluția temporală implică cât de des sunt înregistrate informații multispectrale pe aceeași zonă. Cu drone, această rezoluție poate fi mărită în orice grad necesar pentru atingerea obiectivelor de management.

Rezoluția spectrală evidențiază cât de mult din spectru este capturat cu un anumit senzor pentru a obține rezultate diferite pentru analiză.

Explorarea beneficiilor agricole ale datelor cu drone multispectrale

Agricultura este în mod inerent aproape de pământ. Cu toate acestea, chiar și cu revoluția industrială, s-a întâmplat un salt uriaș înainte, de la mersul pe jos pe câmpuri întregi cu animale, până la conducerea lor în mare parte cu tractoare.

Cel mai recent salt înainte are loc acum. În timp ce mai trebuie să ieșiți pe câmp, zborul deasupra culturilor cu o dronă și un senzor UAV multispectral bun produce hărți bogate cu date sub formă de informații spectrale care economisesc cantități incomensurabile de timp (pentru a cerceta fiecare plantă pe jos* sau cu un tractor) și resurse (scurgeri de apă sau pesticide și îngrășăminte aplicate greșit).

Aici vom analiza în mod specific câteva dintre principalele moduri prin care datele dronei economisesc timp și bani cu mult dincolo de investiția în echipamente și instruire. Cea mai cuprinzătoare listă a acestora poate fi găsită într-o carte albă prin intermediul partenerului nostru cu camere multispectrale, MicaSense.

Cartografierea sănătății vegetației/monitorizarea culturilor

Puteți să vă uitați la o plantă, să vedeți că este verde și să nu știți că este sub stres care i-ar putea afecta randamentul. Dincolo de ceea ce puteți vedea cu ochii, senzorii multispectrale pot capta informații spectrale invizibile care vă ajută să evaluați starea reală a vegetației.

Cu banda roșie de margine, în special, puteți interpreta nivelurile de clorofilă din plante individuale și le puteți compara în timp pentru a răspunde și a gestiona mediul pentru cele mai bune rezultate.

Puteți lua măsuri preventive în fazele incipiente ale unei infestări cu dăunători, debutul bolii sau deficiența de nutrienți. Și puteți urmări progresul abordării dvs. cu hărți UAV multispectrale actualizate în mod regulat.

Asigurările în caz de daune

Având în vedere schimbările climatice, seceta, dezastrele și speciile de dăunătorii invazive, toate acestea sunt o problemă care merită să fie tratată. Chiar și furtunile pot deteriora și afecta recoltele, așa că fermierii investesc în asigurări pentru a-și proteja fluxul de venituri dacă recolta este lovită de un dezastru natural. Cu date multispectrale, puteți accelera procesul de despăgubire, oferind hărți clare, înainte și după, de înaltă precizie ale terenurilor afectate.

Detectarea bolii

După cum sa discutat mai sus, primele semne de boală și stresul asociat plantelor sunt evidente prin analiza datelor multispectrale. Banda roșie de margine, în special, folosește primele indicii de schimbare în producția de clorofilă. Puteți analiza datele pentru modificările aduse acestei benzi și puteți evalua partea din recoltă în care acestea ar putea apărea. Dacă boala este de vină, puteți lua măsuri rapid și preveni răspândirea ei, economisind bani pentru a replanta o suprafață mai mare.

Explorați acest videoclip cu aplicații de date multispectrale

Gospodărirea irigaţiilor/apei

Apa este prețioasă, mai ales în agricultură. În timp ce în climatele uscate, irigarea este extrem de importantă, în unele culturi este de fapt important să stresezi planta într-un grad controlat. Cu datele dronei multispectrale, puteți vedea cum răspund plantele la cantitatea de apă disponibilă pentru toate într-un anumit câmp. Rezultatele rentabilității investiției datorită culturilor sănătoase, cheltuielilor mai mici cu apă atunci când nu sunt necesare și identificării scurgerilor costisitoare.

Detectarea dăunătorilor

Ca și în cazul detectării bolilor, dăunătorii lasă adesea urme distinctive de activitate. Când aceste indicații sunt detectate devreme prin intermediul datelor multispectrale, economisiți o mulțime de bani și timp prin aplicarea țintită a pesticidelor, ceea ce împiedică răspândirea lor în mod eficient. Ca o caracteristică comună a schimbărilor climatice, datele UAV multispectrale pot ajuta și la urmărirea cu precizie a daunelor cauzate de speciile invazive.

Detectarea buruienilor

Buruienile sunt și ele plante. Dar au modele diferite de reflectare a luminii decât culturile pe care le vizitează. Deci datele multispectrale le pot izola cu ușurință. Este important să îndepărtați buruienile de îndată ce încep să crească, astfel încât să nu absoarbă nutrienții de care culturile au nevoie pentru a se dezvolta. În plus, buruienile oferă o casă pentru dăunători și boli, așa că este mai bine să le eliminați rapid. Spunând asta, aplicarea erbicidului este costisitoare și cel mai bine este menținută la minimum. Deci, datele precise ajută la țintirea aplicațiilor în care aparțin și la protejarea mediului.

Gestionarea mai inteligentă a pădurilor

Ca locuințe pentru animale sălbatice și rezerve naturale de carbon, pădurile sunt o resursă de neprețuit la nivel mondial. De asemenea, sunt amenințați din mai multe motive, inclusiv specii invazive și incendii de vegetație. Prin urmare, monitorizarea pădurilor este o sarcină importantă și, cu cât datele sunt mai bune, cu atât acestea vor fi mai eficiente. Să ne uităm la câteva moduri cheie în care datele dronei multispectrale se dovedesc a fi un atu cheie în domeniul forestier, precum și câteva rezultate ilustrative de demonstrat.

Densitatea arborilor

Aceasta este o mare îngrijorare în silvicultură, deoarece arborele cu densitate mai mare pot face unii arbori din jur mai puțin capabili să adune nutrienți. Apoi pot muri înapoi/se pot usca. Și acest lucru poate face o pădure predispusă la incendii de vegetație. Datele multispectrale pot fi folosite ca bază pentru analiza NDVI a zonelor pentru a determina biomasa și densitatea pădurilor. Aceasta este o îmbunătățire uriașă față de metodele terestre care presupuneau că o zonă studiată ar semăna cu restul pădurii.

Numărarea standurilor

Numărul standurilor este așa cum pare – câți copaci stau într-o anumită zonă. Acest lucru este important pentru a determina abordarea de gestionare a pădurii. Este dificil să faceți cu RGB, deoarece vegetația concurentă poate încurca analiza. Camerele multispectrale care folosesc marginea roșie de înaltă rezoluție și informații în infraroșu apropiat pot ajuta pădurarii să analizeze ce tipuri de copaci sau plante sunt într-o anumită zonă. Învățarea automată poate fi aplicată aici, astfel încât acuratețea numărării standurilor să se îmbunătățească și să se economisească bani pentru numărarea terestră și gestionarea generală.

Sănătatea copacilor

Boli, ciuperci, dăunători, deficiențe de nutrienți – toate acestea sunt realități într-o pădure. Datele multispectrale de înaltă precizie, inclusiv banda roșie de margine pentru identificarea timpurie a fluctuațiilor clorofilei, permit colectarea frecventă a datelor despre copaci individuali, astfel încât cei care gestionează pădurea să poată răspunde oricăror amenințări și să ajusteze abordările pentru a preveni problemele și pierderile pe scară largă.

Cum influențează datele dronei multispectrale studiile de mediu

După cum sa menționat, datele multispectrale sunt utile pentru a identifica condițiile care nu sunt vizibile pentru ochiul uman. O mulțime de aplicații de drone multispectrale de mediu implică apă. De exemplu, cartografierea calității apei, a biomasei de alge sau ierburi marine în apele de coastă, ratele de topire a stratului de gheață sau chiar grosimea scurgerilor de petrol.

În plus, restaurarea minelor – refacerea terenurilor minate la o stare naturală diversă din punct de vedere ecologic – este o industrie în creștere, deoarece companiile de resurse și energie se străduiesc să devină mai durabile.

Dronele multispectrale sunt un atu imens pentru aceste aplicații de mediu, deoarece pădurile și flora trebuie restaurate într-o secvență care să imite natura. Urmărirea cu acuratețe a progresului de creștere în detaliu și în mod regulat este cheia pentru refacerea cu succes.

Din ce în ce mai multă finanțare pentru cercetare intră în tehnologia dronelor, deoarece cantitatea de date pe care cercetătorii le pot aduna într-un timp scurt este esențială pentru a ajunge la concluzii, a lua măsuri și a monitoriza în continuare.

Ce caracteristici îmbunătățesc rentabilitatea investiției dronelor multispectrale?

Ca în orice industrie, un echipament de încredere economisește mai mulți bani decât costă pe termen lung. Nu numai în ceea ce privește costurile minime de reparație, ci și în ceea ce privește economisirea de timp atunci când capturați datele perfect prima dată, fiecare misiune. Fiabilitatea are foarte mult de-a face cu designul.

Dacă aveți loturi mici de teren, unde aveți nevoie doar de o dronă multispectrală DJI multirotor pentru a prelua date de bună rezoluție, decolarea și aterizarea sunt suficient de precise încât, în cazul în care vânturile nu sunt un factor, puteți duce treaba la bun sfârșit.

În lumea cu aripi fixe, puteți acoperi mult mai multă zonă pe zbor; cu toate acestea, fiabilitatea poate fi afectată de modul în care aterizează. Aterizarea pe burtă este un accident controlat, așa că pe teren moale poate funcționa. Dacă lucrați în arbori înalți sau în teren accidentat sau dacă terenul dvs. este strâns restrâns, riscați să deteriorați drona și împrejurimile dacă încercați să o utilizați.

Dronele cu aripă fixă prezintă, de asemenea, o limită a calității încărcăturii pe care o pot transporta, deoarece nu pot fi prea grele atunci când aterizează. Șocul ar deteriora sarcina utilă.

Dronele VTOL oferă o soluție fiabilă care combină punctele forte ale decolărilor și aterizărilor multirotoare cu acoperirea pe suprafață mare a dronelor cu aripă fixă. Deoarece aterizează relativ încet, pot transporta sarcini utile mai grele care adună informații de mai mare precizie.

În cazul lui WingtraOne, aveți o dronă VTOL care decolează și aterizează cu precizie, care încă captează date în linii drepte și eficiente în vânturile la vârful de gamă și care este proiectată și dovedită pentru a colecta date utilizabile la fiecare zbor.*

În cele din urmă, date precise, fiabile și repetabile ale dronei multispectrale sunt ceea ce căutați pentru agricultură, silvicultură și aplicații de mediu. Alegerea dronei care vă poate oferi acest lucru cu minime dureri de cap și curbe de învățare și cu un sprijin deosebit este esențială pentru cantitatea de rentabilitate a investiției pe care o veți experimenta.

Spunând toate acestea, este probabil ca o dronă multispectrală ieftină s-ar putea dovedi scumpă în ceea ce privește precizia pe care o pierdeți și costurile de deteriorare sau de înlocuire ale designului său. Acest lucru se va dovedi mai ales adevărat pe măsură ce revoluția tehnologică intră în plină desfășurare, iar aceste date devin la fel de banale ca tractoarele.