Використання дронів у сільському господарстві
Використання дронів у сільському господарстві
Дрони роблять знімки з висоти, моніторять поля, створюють 3D-карти, сіють насіння, вносять добрива і хімікати, контролюють посіви, допомагають в іригації, а також контролювати тварин у сільському господарстві.
Безпілотники в сільському господарстві можуть виконувати різноманітні операції:
Аерофотозйомка - для виявлення лисин, загибелі врожаю після впливу природних факторів і інших дефектів, які потребують своєчасного усунення. Аерофотозйомка з дрона значно краще зйомки з супутника за своєю детальністю, за рахунок невеликої висоти польоту.
Відеозйомка - продуктивність літального апарату при відеозйомці досягає 30 км за 1 годину, що істотно знижує часові та фінансові витрати в порівнянні з використанням наземної техніки.
3D моделювання - дозволяє визначати перезволожені або посушливі території, виїмку ґрунту, грамотно створювати плани і карти зволоження або осушення ґрунту, рекультивації ділянок або меліорації земель.
Тепловізійна зйомка - здійснюється із застосуванням усього спектру інфрачервоного випромінювання: ближнього, середнього і далекого діапазону. Дослідження дає можливість визначити терміни диференціювання точок зростання, що безпосередньо впливає на врожайність і збереження продуктивних властивостей рослин зі збереженням спадкових можливостей сорту.
Лазерне сканування - застосовується для аналізу місцевості на важкодоступних або недоступних територіях. Даний метод забезпечує отримання точної моделі високої щільності з детальним відображенням рельєфу навіть при роботі в умовах сильної загущеності насаджень.
Оприскування - завдяки можливості дооснащення, дрони використовують для точкового оприскування рослин і плодових дерев. Такий підхід дозволив фермерам обробляти тільки хворі рослини, виключаючи попадання хімікатів на решту урожаю.
Посадка насіння - практикується порівняно недавно і ще не отримала широкого поширення, однак деякі компанії ставлять експерименти, висаджуючи насіння рослин за допомогою безпілотників. По суті, виробники експериментують зі специфічними системами, які запрограмовані розкидати насіння в підготовлений ґрунт.
Ця технологія допомагає мінімізувати необхідність в особистій присутності для посадки рослин в обраній місцевості, що часом стає дорогим і енерговитратним завданням. Та ж сама технологія безпілотників може бути адаптована і застосована до багатьох типів фермерських господарств, скорочуючи час посадки і витрати на оплату праці.
Сучасні безпілотні системи вирішують наступні завдання:
Оцінка якості посівів і виявлення пошкодження або загибелі культур;
Визначення точної площі загиблих культур;
Аудит і інвентаризація земель;
Визначення дефектів посіву і проблемних ділянок;
Аналіз ефективності заходів, спрямованих на захист рослин;
Моніторинг відповідності структури та планів сівозміни;
Виявлення відхилень і порушень, допущених в процесі агротехнічних робіт;
Аналіз рельєфу і створення карти вегетаційних індексів PVI, NDVI;
Збір інформації для служби безпеки, в тому числі з виявленням факту незаконного випасу худоби на полях;
Супровід будівництва систем меліорації;
Моніторинг зберігання коренеплодів в кагатах;
Внесення трихограми;
Створення карт для диференційованого добрива та оприскування полів.
Підрахунок сходів і біологічної урожайності.
Детальніше про можливості дронів
Ортофотоплани
Ортофотоплан дозволяє точно виміряти геометричні розміри поля і визначити його геометричну площу в проекції. Це буде та площа, за яку фермер платить податок на землю та орендну плату. Крім того, отриманий за допомогою дрона ортофотоплан, дасть багато додаткової інформації для уважного агронома. Тут видно і просівання, і пересівання, і ділянки де рослини загинули, і сліди витоптування поля людьми і технікою.
Причому, не просто видно, на ортофотоплані їх можна підрахувати, виміряти площу і отримати векторні контури цікавих і проблемних ділянок для подальшої роботи з ними. Скажімо, для складання завдань наземної безпілотної техніки, яка так само працює з використанням векторних контурів і GPS координат.
Карти висот
По-друге, ми отримуємо карту висот - плоску карту, яка показує рельєф поля. На цій карті перепади рівня поверхні кодовий колір як на звичній зі школи геофізичної карті, де гори коричневі, а низини зелені. Крім колірної кодування на карту рельєфу наносяться ізолінії, що з'єднують точки, що лежать на одному рівні. Для роботи з рельєфом зручно, коли висоти в метрах нанесені разом з ізолініями. Таке маркування допомагає виявити проблемні місця на полях.
Мультиспектральна зйомка
Ідемо далі. Будь-який фермер підтвердить, що всі його поля різні і неоднорідні. Навіть в межах одного поля є ділянки, де урожай завжди відрізняється від середнього. На одних ділянках - він помітно вище, на інших - нижче. Причому, для різних культур ці відмінності можуть бути діаметрально протилежними. Від чого це залежить? Факторів багато. Рельєф поля - одні схили пагорба більше звернені до сонця, інші затінені.
Мінеральний склад. Різна вологість ґрунту. Різна засміченість бур'янами, схильність до шкідників, і це ще неповний список. Чинників так багато, що спрогнозувати їх вплив на конкретну культуру в певній стадії вегетації та ще врахувати вплив погоди, не завжди під силу навіть досвідченому агроному. Навіть знаючи про таку мозаїчність, у агронома все одно виникають питання щодо ведення поля. Тут теж є різні підходи. Можна, наприклад, не звертати на мозаїчність уваги, сподіваючись на середній урожай. Можна додатково підгодовувати рослини на слабких ділянках більшою мірою.
Можна навпаки, витрачати менше дорогих добрив і насіння на потенційно слабкі і безперспективні ділянки і, в той же час, збільшувати їх дозування на потенційно сильні ділянки, щоб знизити загальні фінансові витрати по полю і збільшити загальну врожайність. І, нарешті, можна просто передискувати поле цілком або частково, якщо види на майбутній урожай не покривають передбачуваних вкладень. Рішення неоднозначні, непрості, і відповідальні. У цих умовах агроному і фермеру дуже стане в нагоді об'єктивна система підтримки прийняття рішення. Така система дасть кількісні показники, на базі яких можна прийняти усвідомлене і найменш ризиковане для даної ситуації рішення.
Вихідними даними для системи може служити інформація, одержана в результаті обробки мультиспектральної зйомки з дрона.
Створення завдань для систем паралельного водіння
Отримуючи в результаті мультиспектральної зйомки поля інформацію про його зонування за різними показниками - рівнем стресу у рослин, вегетативній масі, розподілу питомої змісту хлорофілу по полю, рівню засміченості бур'янами і їх локалізацією, фермер або агроном зможе виробити правильні стратегії ведення цього поля. І ось, використовуючи матеріали, отримані з дрона, агроном приймає рішення про обробку поля гербіцидами. Можна залити поле колісним оприскувачем рівномірно, що дорого за вартістю препарату і витрат на внесення.
Можна з більш дорогого, але «розумного» колісного оприскувача внести гербіцид диференційовано, що дешевше за витратою препарату, але дорожче за вартістю внесення. А можна використовувати безпілотний агродрон, який не тільки спочатку був розрахований на диференціальне внесення рідин, але ще й не топче поле, не додає рослинам стресу від механічного контакту з частинами оприскувача і жаром від його двигуна.
Внесення речовин дроном. Рідини, гранули, трихограмма, фумігація
У випадку высоких культур, таких як соняшник та кукурудза, загнати на поле оприскувач взагалі не завжди можливо. На відміну від оприскувачів на колісному ходу, обприскувач на сільгоспдроні може внести речовини на лист з ювелірною точністю, та ще й з витратою всього декількох літрів на гектар. З огляду на той факт, що дрон буквально вдмухує агрохімію до самої землі своїми повітряними гвинтами, внесення рідин дронами на сьогоднішній день стає чи не найефективнішим. Крім рідин, дрон здатний розсіювати на полі гранульовані препарати. І, зрозуміло, дроном можна вносити і трихограму, як засіб безпечного біологічного захисту рослин.
Ще один незвичайний вид внесення діючої речовини - це фумігація. При фумігації спеціальна установка на дрон створює потужний потік гарячого повітря. У гаряче повітря подається суміш з рідкого і біологічно нейтрального парогенератора і діючої речовини. Мікрокраплі діючої речовини (ДВ) прикріплюються до частинок пари, потім біологічно активний пар, з силою виривається з сопла фумігатора.
Порою з діючою речовиною можна обкурювати сади, виноградники, ефективно знищувати шкідників на відкритих складах, токах та в лісосмугах, знищувати комарів в очеретах. Метод фумігації особливо ефективний у поєднанні з дроном, що приносить хмару пари за призначенням в місця, куди іншим способом не дістанешся.