Mehitamata õhusõidukid võivad kanda mitmesuguseid kaugseireandureid, mis võimaldavad saada mitmemõõtmelist ja ülitäpset teavet põllumaa kohta ning teostada mitut tüüpi põllumaa kohta käiva teabe dünaamilist jälgimist. Selline teave hõlmab peamiselt põllukultuuride ruumilise jaotuse teavet (põllumaa asukoht, põllukultuuride liikide tuvastamine, pindala hindamine ja muutuste dünaamiline jälgimine, põllu infrastruktuuri väljavõte), põllukultuuride kasvuteavet (põllukultuuride fenotüübilised parameetrid, toitumisnäitajad, saagikus) ja põllukultuuride kasvustressi tegurite (põllu niiskus, kahjurid ja haigused) dünaamikat.
Põllumaa ruumiandmed
Põllumajandusmaa ruumilise asukoha teave hõlmab põldude geograafilisi koordinaate ja põllukultuuride klassifikatsioone, mis on saadud visuaalse diskrimineerimise või masintuvastuse abil. Põllupiire saab tuvastada geograafiliste koordinaatide abil ja hinnata ka istutusala. Traditsiooniline meetod topograafiliste kaartide digitaliseerimiseks regionaalplaneerimise ja pindala hindamise aluskaardina on kehva ajakohasusega ning piiri asukoha ja tegeliku olukorra erinevus on tohutu ja intuitiivne, mis ei soodusta täppispõllumajanduse rakendamist. Mehitamata õhusõidukite kaugseire abil on võimalik saada põllumajandusmaa kohta reaalajas põhjalikku ruumilist asukoha teavet, millel on traditsiooniliste meetodite võrreldamatud eelised. Kõrglahutusega digitaalkaamerate õhupildid võimaldavad tuvastada ja määrata põllumajandusmaa põhilist ruumilist teavet ning ruumilise konfiguratsiooni tehnoloogia arendamine parandab põllumajandusmaa asukoha teabe uurimise täpsust ja sügavust ning parandab ruumilist eraldusvõimet, lisades samal ajal kõrgusteavet, mis võimaldab põllumajandusmaa ruumilist teavet paremini jälgida.
Saagi kasvu teave
Põllukultuuride kasvu saab iseloomustada teabega fenotüübiliste parameetrite, toitumisnäitajate ja saagikuse kohta. Fenotüübiliste parameetrite hulka kuuluvad taimkate, lehtede pindala indeks, biomass, taime kõrgus jne. Need parameetrid on omavahel seotud ja iseloomustavad ühiselt põllukultuuride kasvu. Need parameetrid on omavahel seotud ja iseloomustavad ühiselt põllukultuuride kasvu ning on otseselt seotud lõppsaagikusega. Need on domineerivad põllumajandusteabe seire uuringutes ja läbi on viidud rohkem uuringuid.
1) Saagi fenotüübilised parameetrid
Lehepinna indeks (LAI) on ühepoolsete roheliste lehtede pindala summa pindalaühiku kohta, mis iseloomustab paremini põllukultuuri valgusenergia neeldumist ja kasutamist ning on tihedalt seotud põllukultuuri materjali akumuleerumise ja lõppsaagikusega. Lehepinna indeks on üks peamisi põllukultuuride kasvuparameetreid, mida praegu mehitamata õhusõidukite kaugseire abil jälgitakse. Fenotüübiliste parameetrite inverteerimiseks on küpsem meetod vegetatsiooniindeksite (vegetatsiooni suhte indeks, normaliseeritud vegetatsiooniindeks, mulla konditsioneerimise vegetatsiooniindeks, vegetatsiooni erinevusindeks jne) arvutamine multispektraalsete andmete abil ja regressioonimudelite loomine maapealsete tõeandmetega.
Põllukultuuride hilises kasvufaasis olev maapealne biomass on tihedalt seotud nii saagikuse kui ka kvaliteediga. Praegu kasutab biomassi hindamine põllumajanduses mehitamata õhusõidukite kaugseire abil enamasti multispektraalseid andmeid, ekstraheerib spektraalseid parameetreid ja arvutab modelleerimiseks vegetatsiooniindeksi; ruumilise konfiguratsiooni tehnoloogial on biomassi hindamisel teatud eelised.
2) Põllukultuuride toitumisnäitajad
Traditsiooniline põllukultuuride toitumisseisundi jälgimine nõuab toitainete või indikaatorite (klorofüll, lämmastik jne) sisalduse diagnoosimiseks põlluproovide võtmist ja siseruumide keemilist analüüsi, samas kui mehitamata õhusõidukite kaugseire põhineb asjaolul, et erinevatel ainetel on diagnoosimiseks spetsiifilised spektraalse peegelduse ja neeldumise omadused. Klorofülli jälgimine põhineb asjaolul, et sellel on nähtava valguse sagedusalas kaks tugevat neeldumispiirkonda, nimelt punane osa 640–663 nm ja sinakasvioletne osa 430–460 nm, samas kui neeldumine on nõrk 550 nm juures. Lehtede värvus ja tekstuuri omadused muutuvad, kui põllukultuurides on puudus, ning erinevatele puudustele ja nendega seotud omadustele vastavate värvi ja tekstuuri statistiliste omaduste avastamine on toitainete seire võti. Sarnaselt kasvuparameetrite jälgimisele on uuringu peamine sisu endiselt iseloomulike ribade, vegetatsiooniindeksite ja ennustusmudelite valik.
3) Saagis
Põllumajandustegevuse peamine eesmärk on saagikuse suurendamine ning saagikuse täpne hindamine on oluline nii põllumajandusliku tootmise kui ka juhtimisotsuseid tegevate osakondade jaoks. Arvukad teadlased on püüdnud luua mitmefaktorilise analüüsi abil suurema ennustustäpsusega saagikuse hindamise mudeleid.
Põllumajanduslik niiskus
Põllumaa niiskustaset jälgitakse sageli termilise infrapunameetodi abil. Tiheda taimkattega aladel vähendab lehtede õhulõhede sulgemine transpiratsioonist tingitud veekadu, mis omakorda vähendab latentset soojusvoogu pinnal ja suurendab tundlikku soojusvoogu pinnal, mis omakorda põhjustab võra temperatuuri tõusu, mida peetakse taimevõra temperatuuriks. Kuna veestressi indeks peegeldab saagi energiabilanssi, saab kvantifitseerida seose saagi veesisalduse ja võra temperatuuri vahel, saab termilise infrapunaanduriga saadud võra temperatuur kajastada põllumaa niiskusseisundit; palja pinnase või taimkatte abil väikestel aladel saab mulla niiskustaset kaudselt inverteerida aluspinnase temperatuuriga, mis põhineb järgmisel printsiibil: vee erisoojus on suur ja soojuse temperatuur muutub aeglaselt, seega võib aluspinnase temperatuuri ruumiline jaotus päeva jooksul kaudselt kajastuda mulla niiskuse jaotuses. Seega võib päevase aluspinnase temperatuuri ruumiline jaotus kaudselt kajastada mulla niiskuse jaotust. Võra temperatuuri jälgimisel on paljas pinnas oluline segav tegur. Mõned teadlased on uurinud palja mulla temperatuuri ja põllukultuuride pinnakatte vahelist seost, selgitanud palja mulla põhjustatud võra temperatuuri mõõtmiste ja tegeliku väärtuse vahelist erinevust ning kasutanud korrigeeritud tulemusi põllumaa niiskuse seirel, et parandada seiretulemuste täpsust. Põllumajandusmaa tegeliku tootmise juhtimisel on tähelepanu keskpunktis ka põllu niiskuse leke, niisutuskanalite niiskuse lekke jälgimiseks on tehtud uuringuid, milles kasutatakse infrapunakaameraid ja täpsus võib ulatuda 93%-ni.
Kahjurid ja haigused
Taimekahjurite ja -haiguste lähiinfrapunaspektri peegelduse jälgimine, mis põhineb: käsnkoe peegelduse lähiinfrapuna piirkonnas asuvate lehtede ja aiakoe kontrollimisel, tervetel taimedel, need kaks koepilu on niiskuse ja paisumisega täidetud, on hea mitmesuguse kiirguse peegeldaja; kui taim on kahjustatud, on leht kahjustatud, kude närbunud, vesi vähenenud, infrapunane peegeldus väheneb kuni kadumiseni.
Termiline infrapunane temperatuuri jälgimine on samuti oluline näitaja põllukultuuride kahjurite ja haiguste avastamiseks. Tervislikes tingimustes kontrollivad taimed peamiselt lehtede õhulõhede avanemist ja sulgumist ning transpiratsiooni reguleerimist, et säilitada oma temperatuuri stabiilsust; haiguse korral toimuvad patoloogilised muutused, patogeeni ja peremeesorganismi vastastikmõju patogeeni mõjul taimel, eriti transpiratsiooniga seotud aspektide mõjul, mis määrab nakatunud osa temperatuuri tõusu ja languse. Üldiselt viib taime sensoreerimine õhulõhede avanemise deregulatsioonini ja seetõttu on transpiratsioon haigestunud piirkonnas suurem kui terves piirkonnas. Tugev transpiratsioon viib nakatunud piirkonna temperatuuri languseni ja suurema temperatuuride erinevuseni lehepinnal võrreldes normaalse lehepinnaga, kuni lehepinnale ilmuvad nekrootilised laigud. Nekrootilises piirkonnas olevad rakud on täielikult surnud, transpiratsioon selles osas on täielikult kadunud ja temperatuur hakkab tõusma, kuid kuna ülejäänud leht hakkab nakatuma, on temperatuuride erinevus lehepinnal alati suurem kui tervel taimel.
Muu teave
Põllumajandusmaa teabe seire valdkonnas on mehitamata õhusõidukite kaugseireandmetel laiem rakendusala. Näiteks saab neid kasutada maisi langenud pindala määramiseks mitme tekstuuri tunnuse abil, lehtede küpsusastme kajastamiseks puuvilla küpsusastmes NDVI indeksi abil ja abstsisiinhappe pealekandmise retseptikaartide genereerimiseks, mis aitavad tõhusalt suunata abstsisiinhappe pritsimist puuvillale, et vältida pestitsiidide liigset kasutamist jne. Põllumajandusmaa seire ja haldamise vajaduste kohaselt on informatiivse ja digitaliseeritud põllumajanduse tulevase arengu vältimatu trend pidevalt uurida mehitamata õhusõidukite kaugseireandmete teavet ja laiendada selle rakendusvaldkondi.
Postituse aeg: 24. detsember 2024