UAV-urile pot transporta o varietate de senzori de teledetecție, care pot obține informații multidimensionale de înaltă precizie despre terenurile agricole și pot realiza monitorizarea dinamică a mai multor tipuri de informații despre terenurile agricole. Astfel de informații includ în principal informații despre distribuția spațială a culturilor (localizarea terenurilor agricole, identificarea speciilor de culturi, estimarea suprafeței și monitorizarea dinamică a schimbărilor, extracția infrastructurii de câmp), informații despre creșterea culturilor (parametri fenotipici ai culturilor, indicatori nutriționali, randament) și dinamica factorilor de stres pentru creșterea culturilor (umiditatea câmpului, dăunătorii și bolile).
Informații spațiale despre terenurile agricole
Informațiile despre localizarea spațială a terenurilor agricole includ coordonatele geografice ale câmpurilor și clasificările culturilor obținute prin discriminare vizuală sau recunoaștere automată. Limitele câmpurilor pot fi identificate prin coordonate geografice, iar zona de plantare poate fi, de asemenea, estimată. Metoda tradițională de digitalizare a hărților topografice ca hartă de bază pentru planificarea regională și estimarea suprafeței are o acuratețe slabă, iar diferența dintre locația limitei și situația reală este uriașă și lipsită de intuiție, ceea ce nu este propice implementării agriculturii de precizie. Teledetecția cu drone poate obține informații complete despre localizarea spațială a terenurilor agricole în timp real, ceea ce are avantajele incomparabile ale metodelor tradiționale. Imaginile aeriene de la camerele digitale de înaltă definiție pot realiza identificarea și determinarea informațiilor spațiale de bază ale terenurilor agricole, iar dezvoltarea tehnologiei de configurare spațială îmbunătățește precizia și profunzimea cercetării privind informațiile despre localizarea terenurilor agricole și îmbunătățește rezoluția spațială, introducând în același timp informații despre elevație, ceea ce realizează o monitorizare mai fină a informațiilor spațiale ale terenurilor agricole.
Informații despre creșterea culturilor
Creșterea culturilor poate fi caracterizată prin informații privind parametrii fenotipici, indicatorii nutriționali și randamentul. Parametrii fenotipici includ acoperirea vegetală, indicele suprafeței foliare, biomasa, înălțimea plantei etc. Acești parametri sunt interdependenți și caracterizează colectiv creșterea culturilor și sunt direct legați de randamentul final. Aceștia sunt dominanți în cercetarea monitorizării informațiilor agricole și au fost efectuate mai multe studii.
1) Parametrii fenotipici ai culturilor
Indicele suprafeței foliare (IAF) este suma suprafeței frunzelor verzi unilaterale pe unitatea de suprafață, care poate caracteriza mai bine absorbția și utilizarea energiei luminoase de către cultură și este strâns legat de acumularea de material a culturii și de randamentul final. Indicele suprafeței foliare este unul dintre principalii parametri de creștere a culturilor monitorizați în prezent prin teledetecție cu drone. Calcularea indicilor de vegetație (indicele de vegetație raportat, indicele de vegetație normalizat, indicele de vegetație de condiționare a solului, indicele de vegetație diferențial etc.) cu date multispectrale și stabilirea de modele de regresie cu date reale de teren reprezintă o metodă mai matură de inversare a parametrilor fenotipici.
Biomasa supraterană în stadiul avansat de creștere a culturilor este strâns legată atât de randament, cât și de calitate. În prezent, estimarea biomasei prin teledetecție cu drone în agricultură utilizează în mare parte date multispectrale, extrage parametri spectrali și calculează indicele de vegetație pentru modelare; tehnologia de configurare spațială are anumite avantaje în estimarea biomasei.
2) Indicatori nutriționali ai culturilor
Monitorizarea tradițională a stării nutriționale a culturilor necesită prelevarea de probe din câmp și analiza chimică în interior pentru a diagnostica conținutul de nutrienți sau indicatori (clorofilă, azot etc.), în timp ce teledetecția cu drone se bazează pe faptul că diferite substanțe au caracteristici specifice de reflectanță-absorbție spectrală pentru diagnosticare. Clorofila este monitorizată pe baza faptului că are două regiuni de absorbție puternică în banda luminii vizibile, și anume partea roșie de 640-663 nm și partea albastru-violet de 430-460 nm, în timp ce absorbția este slabă la 550 nm. Caracteristicile de culoare și textură ale frunzelor se schimbă atunci când culturile sunt deficitare, iar descoperirea caracteristicilor statistice ale culorii și texturii corespunzătoare diferitelor deficiențe și proprietăților aferente este cheia monitorizării nutrienților. Similar monitorizării parametrilor de creștere, selectarea benzilor caracteristice, a indicilor de vegetație și a modelelor de predicție este în continuare conținutul principal al studiului.
3) Randamentul culturilor
Creșterea randamentului culturilor este principalul obiectiv al activităților agricole, iar estimarea precisă a randamentului este importantă atât pentru departamentele de producție agricolă, cât și pentru cele care iau decizii de management. Numeroși cercetători au încercat să stabilească modele de estimare a randamentului cu o precizie de predicție mai mare prin analiza multifactorială.
Umiditate agricolă
Umiditatea terenurilor agricole este adesea monitorizată prin metode cu infraroșu termic. În zonele cu acoperire vegetală ridicată, închiderea stomatelor frunzelor reduce pierderea de apă datorată transpirației, ceea ce reduce fluxul de căldură latentă la suprafață și crește fluxul de căldură sensibilă la suprafață, ceea ce, la rândul său, determină o creștere a temperaturii coronamentului, considerată a fi temperatura coronamentului plantei. Deoarece reflectarea bilanțului energetic al culturilor prin intermediul indicelui de stres hidric poate cuantifica relația dintre conținutul de apă al culturii și temperatura coronamentului, temperatura coronamentului obținută prin senzorul cu infraroșu termic poate reflecta starea de umiditate a terenului agricol; solul gol sau acoperirea vegetală în zone mici poate fi utilizată pentru a inversa indirect umiditatea solului cu temperatura subsolului, acesta fiind principiul: căldura specifică a apei este mare, temperatura căldurii se schimbă lent, astfel încât distribuția spațială a temperaturii subsolului în timpul zilei poate fi reflectată indirect în distribuția umidității solului. Prin urmare, distribuția spațială a temperaturii subsolului în timpul zilei poate reflecta indirect distribuția umidității solului. În monitorizarea temperaturii coronamentului, solul gol este un factor important de interferență. Unii cercetători au studiat relația dintre temperatura solului gol și acoperirea solului cultivat, au clarificat diferența dintre măsurătorile temperaturii coronamentului cauzate de solul gol și valoarea reală și au utilizat rezultatele corectate în monitorizarea umidității terenurilor agricole pentru a îmbunătăți acuratețea rezultatelor monitorizării. În managementul producției agricole actuale, scurgerile de umiditate pe câmp sunt, de asemenea, în centrul atenției, existând studii care au utilizat imagistice în infraroșu pentru a monitoriza scurgerile de umiditate din canalele de irigații, acuratețea putând ajunge la 93%.
Dăunători și boli
Utilizarea monitorizării reflectanței spectrale în infraroșu apropiat a dăunătorilor și bolilor plantelor, bazată pe: reflexia frunzelor în regiunea infraroșu apropiată de către țesutul buretelui și controlul țesutului gardului, plante sănătoase, aceste două goluri de țesut umplute cu umiditate și expansiune, este un bun reflector al diferitelor radiații; atunci când planta este deteriorată, frunza este deteriorată, țesutul se ofilește, apa este redusă, reflexia infraroșie este redusă până la pierdere.
Monitorizarea temperaturii prin infraroșu termic este, de asemenea, un indicator important al dăunătorilor și bolilor culturilor. Plantele aflate în condiții sănătoase își mențin stabilitatea temperaturii în principal prin controlul deschiderii și închiderii stomatelor frunzelor și prin reglarea transpirației; în cazul bolilor, vor apărea modificări patologice, iar interacțiunile agentului patogen - gazdă, în special aspectele legate de transpirație, vor determina creșterea și scăderea temperaturii în partea infestată. În general, detectarea temperaturii în zona infectată duce la o dereglare a deschiderii stomatelor, astfel încât transpirația este mai mare în zona bolnavă decât în zona sănătoasă. Transpirația viguroasă duce la o scădere a temperaturii în zona infectată și la o diferență de temperatură mai mare la suprafața frunzei decât în frunza normală, până când apar pete necrotice pe suprafața frunzei. Celulele din zona necrotică sunt complet moarte, transpirația în acea parte se pierde complet, iar temperatura începe să crească, dar deoarece restul frunzei începe să se infecteze, diferența de temperatură la suprafața frunzei este întotdeauna mai mare decât cea a unei plante sănătoase.
Alte informații
În domeniul monitorizării informațiilor despre terenurile agricole, datele de teledetecție obținute prin drone au o gamă mai largă de aplicații. De exemplu, acestea pot fi utilizate pentru a extrage zona căzută de porumb folosind multiple caracteristici de textură, pentru a reflecta nivelul de maturitate al frunzelor în timpul etapei de maturitate a bumbacului folosind indicele NDVI și pentru a genera hărți de prescripție a aplicării acidului abscisic care pot ghida eficient pulverizarea acidului abscisic pe bumbac pentru a evita aplicarea excesivă de pesticide și așa mai departe. În funcție de nevoile monitorizării și managementului terenurilor agricole, este o tendință inevitabilă pentru dezvoltarea viitoare a agriculturii informatizate și digitalizate să se exploreze continuu informațiile din datele de teledetecție obținute prin drone și să se extindă domeniile de aplicare ale acestora.
Data publicării: 24 decembrie 2024