Беспілотныя лятальныя апараты могуць несці розныя датчыкі дыстанцыйнага зандзіравання, якія могуць атрымліваць шматмерную, высокадакладную інфармацыю аб сельскагаспадарчых угоддзях і ажыццяўляць дынамічны маніторынг розных тыпаў інфармацыі аб сельскагаспадарчых угоддзях. Такая інфармацыя ў асноўным уключае інфармацыю аб прасторавым размеркаванні сельскагаспадарчых угоддзяў (лакалізацыя сельскагаспадарчых угоддзяў, ідэнтыфікацыя відаў сельскагаспадарчых угоддзяў, ацэнка плошчы і маніторынг дынамічных змяненняў, вылучэнне палявой інфраструктуры), інфармацыю аб росце сельскагаспадарчых угоддзяў (фенатыпічныя параметры сельскагаспадарчых угоддзяў, паказчыкі харчавання, ураджайнасць) і дынаміку стрэсавых фактараў росту сельскагаспадарчых угоддзяў (вільготнасць поля, шкоднікі і хваробы).
Прасторавая інфармацыя для сельскагаспадарчых угоддзяў
Інфармацыя пра прасторавае месцазнаходжанне сельскагаспадарчых угоддзяў уключае геаграфічныя каардынаты палёў і класіфікацыі сельскагаспадарчых культур, атрыманыя з дапамогай візуальнай дыскрымінацыі або машыннага распазнавання. Межы палёў можна вызначыць па геаграфічных каардынатах, а таксама ацаніць плошчу пасадкі. Традыцыйны метад лічбавання тапаграфічных карт у якасці асновы для рэгіянальнага планавання і ацэнкі плошчы мае дрэнную своечасовасць, а розніца паміж месцазнаходжаннем межаў і фактычнай сітуацыяй велізарная і не мае інтуітыўнай выразнасці, што не спрыяе ўкараненню дакладнай сельскай гаспадаркі. Дыстанцыйнае зандзіраванне з дапамогай БПЛА можа атрымліваць поўную інфармацыю пра прасторавае месцазнаходжанне сельскагаспадарчых угоддзяў у рэжыме рэальнага часу, што мае непараўнальныя перавагі традыцыйных метадаў. Аэрафотаздымкі з лічбавых камер высокай выразнасці дазваляюць ідэнтыфікаваць і вызначаць асноўную прасторавую інфармацыю сельскагаспадарчых угоддзяў, а распрацоўка тэхналогій прасторавай канфігурацыі павышае дакладнасць і глыбіню даследаванняў інфармацыі пра месцазнаходжанне сельскагаспадарчых угоддзяў, а таксама паляпшае прасторавае разрозненне, адначасова ўводзячы інфармацыю пра вышыню, што дазваляе больш дакладна маніторынгаваць прасторавую інфармацыю сельскагаспадарчых угоддзяў.
Інфармацыя пра рост сельскагаспадарчых культур
Рост сельскагаспадарчых культур можна ахарактарызаваць інфармацыяй аб фенатыпічных параметрах, паказчыках харчавання і ўраджайнасці. Фенатыпічныя параметры ўключаюць раслінны покрыва, індэкс плошчы лісця, біямасу, вышыню раслін і г.д. Гэтыя параметры ўзаемазвязаны і ў сукупнасці характарызуюць рост сельскагаспадарчых культур. Гэтыя параметры ўзаемазвязаны і ў сукупнасці характарызуюць рост сельскагаспадарчых культур і непасрэдна звязаны з канчатковым ураджаем. Яны дамінуюць у даследаваннях маніторынгу інфармацыі аб сельскагаспадарчых культурах, і было праведзена больш даследаванняў.
1) Фенатыпічныя параметры сельскагаспадарчых культур
Індэкс плошчы лісця (LAI) — гэта сума плошчы аднабаковых зялёных лісця на адзінку плошчы паверхні, якая дазваляе лепш характарызаваць паглынанне і выкарыстанне светлавой энергіі культурай і цесна звязана з назапашваннем рэчыва культурай і канчатковым ураджаем. Індэкс плошчы лісця — адзін з асноўных параметраў росту сельскагаспадарчых культур, які ў цяперашні час кантралюецца з дапамогай дыстанцыйнага зандзіравання БПЛА. Разлік вегетацыйных індэксаў (суадносіны вегетацыйнага індэкса, нармалізаванага вегетацыйнага індэкса, вегетацыйнага індэкса глебавых умоў, дыферэнцыяльнага вегетацыйнага індэкса і г.д.) з выкарыстаннем мультыспектральных дадзеных і стварэнне рэгрэсійных мадэляў з выкарыстаннем наземных дадзеных з'яўляецца больш дасканалым метадам інверсіі фенатыпічных параметраў.
Надземная біямаса на позніх стадыях росту сельскагаспадарчых культур цесна звязана як з ураджайнасцю, так і з якасцю. У цяперашні час ацэнка біямасы з дапамогай дыстанцыйнага зандзіравання БПЛА ў сельскай гаспадарцы ў асноўным выкарыстоўвае мультыспектральныя дадзеныя, здабывае спектральныя параметры і разлічвае вегетацыйны індэкс для мадэлявання; тэхналогія прасторавай канфігурацыі мае пэўныя перавагі ў ацэнцы біямасы.
2) Паказчыкі харчавання сельскагаспадарчых культур
Традыцыйны маніторынг пажыўнага стану сельскагаспадарчых культур патрабуе адбору пробаў у палявых умовах і хімічнага аналізу ў памяшканні для дыягностыкі ўтрымання пажыўных рэчываў або індыкатараў (хларафіл, азот і г.д.), у той час як дыстанцыйнае зандзіраванне з дапамогай беспілотных лятальных апаратаў заснавана на тым факце, што розныя рэчывы маюць спецыфічныя спектральныя характарыстыкі адлюстравання-паглынання для дыягностыкі. Хларафіл кантралюецца на падставе таго, што ён мае дзве моцныя вобласці паглынання ў бачным дыяпазоне святла, а менавіта чырвоную частку 640-663 нм і сіне-фіялетавую частку 430-460 нм, у той час як паглынанне слабае пры 550 нм. Характарыстыкі колеру і тэкстуры лісця змяняюцца, калі ў культур дэфіцыт пажыўных рэчываў, і выяўленне статыстычных характарыстык колеру і тэкстуры, якія адпавядаюць розным дэфіцытам і звязаным з імі ўласцівасцям, з'яўляецца ключом да маніторынгу пажыўных рэчываў. Падобна маніторынгу параметраў росту, выбар характэрных палос, вегетацыйных індэксаў і прагнастычных мадэляў па-ранейшаму з'яўляецца асноўным зместам даследавання.
3) Ураджайнасць
Павышэнне ўраджайнасці сельскагаспадарчых культур з'яўляецца галоўнай мэтай сельскагаспадарчай дзейнасці, і дакладная ацэнка ўраджайнасці важная як для сельскагаспадарчай вытворчасці, так і для аддзелаў прыняцця кіраўніцкіх рашэнняў. Шматлікія даследчыкі спрабавалі стварыць мадэлі ацэнкі ўраджайнасці з больш высокай дакладнасцю прагназавання з дапамогай шматфактарнага аналізу.
Сельскагаспадарчая вільготнасць
Вільготнасць сельскагаспадарчых угоддзяў часта кантралюецца з дапамогай цеплавых інфрачырвоных метадаў. У раёнах з высокім раслінным покрывам закрыццё вусцейкаў лісця памяншае страты вады з-за транспірацыі, што памяншае паток схаванага цяпла на паверхні і павялічвае паток адчувальнага цяпла на паверхні, што, у сваю чаргу, прыводзіць да павышэння тэмпературы кроны, якая лічыцца тэмпературай кроны раслін. Паколькі індэкс воднага стрэсу, які адлюстроўвае энергетычны баланс культуры, можа колькасна ацаніць сувязь паміж утрыманнем вады ў культуры і тэмпературай кроны, тэмпература кроны, атрыманая цеплавым інфрачырвоным датчыкам, можа адлюстроўваць стан вільготнасці сельскагаспадарчых угоддзяў; голая глеба або раслінны покрыва на невялікіх плошчах могуць быць выкарыстаны для ўскоснай інверсіі вільготнасці глебы з тэмпературай падпаверхневага пласта, што заключаецца ў наступным прынцыпе: удзельная цеплаёмістасць вады вялікая, тэмпература цяпла змяняецца павольна, таму прасторавае размеркаванне тэмпературы падпаверхневага пласта на працягу дня можа ўскосна адбіцца на размеркаванні вільготнасці глебы. Такім чынам, прасторавае размеркаванне дзённай тэмпературы падпаверхневага пласта можа ўскосна адлюстроўваць размеркаванне вільготнасці глебы. Пры маніторынгу тэмпературы кроны голая глеба з'яўляецца важным фактарам перашкод. Некаторыя даследчыкі вывучалі сувязь паміж тэмпературай голай глебы і покрывам сельскагаспадарчых культур, высветлілі разрыў паміж вымярэннямі тэмпературы кроны, выкліканай голай глебай, і сапраўдным значэннем, і выкарысталі выпраўленыя вынікі пры маніторынгу вільготнасці сельскагаспадарчых угоддзяў для павышэння дакладнасці вынікаў маніторынгу. У рэальным кіраванні сельскагаспадарчай вытворчасцю таксама ў цэнтры ўвагі знаходзіцца ўцечка вільгаці ў поле, былі праведзены даследаванні з выкарыстаннем інфрачырвоных прыбораў для маніторынгу ўцечкі вільгаці з ірыгацыйных каналаў, дакладнасць якіх можа дасягаць 93%.
Шкоднікі і хваробы
Выкарыстанне блізкага інфрачырвонага спектральнага маніторынгу адлюстравання шкоднікаў і хвароб раслін, заснаванага на: лісці ў блізкай інфрачырвонай вобласці адлюстравання губчатай тканінай і кантролі тканіны плота, здаровыя расліны, гэтыя дзве тканіны запоўненыя вільгаццю і пашырэннем, з'яўляюцца добрым адлюстравальнікам рознага выпраменьвання; калі расліна пашкоджана, ліст пашкоджаны, тканіна вяне, вада памяншаецца, інфрачырвонае адлюстраванне памяншаецца, пакуль не знікне.
Тэмпературны інфрачырвоны маніторынг тэмпературы таксама з'яўляецца важным паказчыкам шкоднікаў і хвароб сельскагаспадарчых культур. У здаровых раслінах, галоўным чынам, рэгулюецца адкрыццё і закрыццё вусцейкаў лісця, каб падтрымліваць стабільнасць уласнай тэмпературы; у выпадку хваробы адбываюцца паталагічныя змены, узаемадзеянне патагена і гаспадара на расліне, асабліва ў дачыненні да аспектаў, звязаных з транспірацыяй, вызначае павышэнне і паніжэнне тэмпературы ў заражанай частцы. У цэлым, адчуванне раслін прыводзіць да парушэння рэгуляцыі адкрыцця вусцейкаў, і таму транспірацыя вышэйшая ў хворай зоне, чым у здаровай. Інтэнсіўная транспірацыя прыводзіць да зніжэння тэмпературы ў заражанай зоне і большай розніцы тэмператур на паверхні ліста, чым у нармальным лісце, пакуль на паверхні ліста не з'яўляюцца некратычныя плямы. Клеткі ў некратычнай зоне цалкам гінуць, транспірацыя ў гэтай частцы цалкам губляецца, і тэмпература пачынае павышацца, але паколькі астатняя частка ліста пачынае заражацца, розніца тэмператур на паверхні ліста заўсёды вышэйшая, чым у здаровай расліны.
Іншая інфармацыя
У галіне маніторынгу інфармацыі аб сельскагаспадарчых угоддзях дадзеныя дыстанцыйнага зандзіравання БПЛА маюць больш шырокі спектр прымянення. Напрыклад, іх можна выкарыстоўваць для вызначэння плошчы апалага кукурузы з выкарыстаннем розных тэкстурных прыкмет, адлюстравання ўзроўню сталасці лісця на стадыі паспявання бавоўны з выкарыстаннем індэкса NDVI і стварэння карт прызначэнняў унясення абсцызавай кіслаты, якія могуць эфектыўна накіроўваць апырскванне абсцызавай кіслатой бавоўны, каб пазбегнуць празмернага ўжывання пестыцыдаў і г.д. У адпаведнасці з патрэбамі маніторынгу і кіравання сельскагаспадарчымі ўгоддзямі, непазбежнай тэндэнцыяй для будучага развіцця інфарматызаванай і лічбавай сельскай гаспадаркі з'яўляецца пастаяннае вывучэнне інфармацыі дадзеных дыстанцыйнага зандзіравання БПЛА і пашырэнне сфер іх прымянення.
Час публікацыі: 24 снежня 2024 г.