Σύγχρονη γεωργία: Παρακολούθηση καλλιεργειών με την χρήση Drones

Αυτό συμβαίνει γιατί οι φασματικές κάμερες μπορούν να μας αποκαλύψουν πληροφορίες οι οποίες βασίζονται στην αλληλεπίδραση του στόχου εξέτασης με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. 

Τηλεπισκόπηση

Οι μετρήσεις στην τηλεπισκόπηση μπορούν να γίνουν με διάφορα όργανα όπως ένα φασματόμετρο, όμως η πιο διαδεδομένη μέθοδος είναι ο χωρισμός του πράσινου, του κόκκινου, του μπλε και του κοντινού υπέρυθρου μέρους του φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας όπως αποτυπώνεται από τις ψηφιακές κάμερες. Ωστόσο, οι ακριβέστερες μετρήσεις γίνονται με τη χρήση δεικτών (NDVI, NDSI, NDYI, NVNI, SAVI, RVI, GNDVI, CVI και NBRI).

Οι δείκτες αυτοί είναι ένα μικρό μέρος των δεικτών που υπάρχουν στην τηλεπισκόπηση που με τη βοήθεια των δικών του τύπων ο καθένας υπολογίζει τις μετρήσεις που χρειάζεται η τηλεπισκόπηση. Ωστόσο υπάρχει όλο και περισσότερο η ανάγκη για δημιουργία νέων δεικτών που θα βελτιώσουν λάθη και θα βοηθήσουν μέσω της τηλεπισκόπησης την καλύτερη κατανόηση του οικοσυστήματος.

Μη επανδρωμένα αεροσκάφη (Drones)

Τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη (drones) έχουν αναδειχθεί ως μία από τις πλέον υποσχόμενες τεχνολογίες, επιτρέποντας, για παράδειγμα, τον ψεκασμό φυτοφαρμάκων με ένα πιο αποτελεσματικό και στοχευόμενο τρόπο. Η αξιοποίηση των drones για να παρακολουθούν τους αγρούς, διερευνώντας την υγρασία και την έλλειψη θρεπτικών συστατικών στις καλλιέργειες έχει τεράστιες δυνατότητες για τους αγρότες.

Κατηγορίες UAV

Υπάρχουν πολλοί τρόποι κατηγοριοποίησης των UAV. Ο πιο σημαντικός είναι ο τρόπος λειτουργίας του. Έτσι, με βάση αυτό το χαρακτηριστικό τα UAV χωρίζονται σε:

Βιομιμητικά (Biomimetic) ή Flapping Wing UAV: Τα οποία μιμούνται την πτήση πτηνών και εντόμων.

Blimp UAV: Πρόκειται για UAV τα οποία υψώνονται λόγω του γεμίσματος του μπαλονιού τους με αέριο ήλιο. Χρησιμοποιούνται για την επιθεώρηση μεγάλων περιοχών και ως κόμβοι για επικοινωνία με άλλα UAV, αλλά και με τον σταθμό εδάφους.

Rotorcraft UAV: Από τις πιο σημαντικές κατηγορίες UAV. Πρόκειται για ελικοφόρα UAV τα οποία χωρίζονται σε υποκατηγορίες. Πιο συγκεκριμένα στα:

1. Helicopter UAV: Τα οποία μοιάζουν με ελικόπτερα

2. Quadrotor UAV: Πρόκειται για UAV με 4 έλικες τα οποία τους δίνουν ορισμένα πλεονεκτήματα στην ευκινησία λόγω της δυνατότητας διαφορετικού ρυθμού στροφών των ελίκων. Υπάρχουν μοντέλα με διαφορετικό αριθμό ελίκων.

3. Coaxial UAV: Πρόκειται για UAV τα οποία παρομοιάζουν την κίνηση των ελικοπτέρων, δεν διαθέτουν ουραίο έλικα, αλλά έναν δεύτερο ομοαξονικό έλικα που κινείται αντίθετα από τον κεντρικό.

4. Fixed Wing UAV ή UAV Σταθερού Πτερυγίου: Πρόκειται για τον πιο ευρέως διαδεδομένο τύπο UAV. Είναι τα UAV που παρομοιάζουν την πτήση των αεροπλάνων.

5. Άλλη μία κατηγοριοποίηση των UAV με βάση τον τρόπο έναρξης και τερματισμού πτήσης είναι σε UAV:

►  με κάθετη απογείωση και προσγείωση

►  με συμβατική απογείωση και προσγείωση

►  με απογείωση με τη βοήθεια χειρός

►  με απογείωση με τη βοήθεια καταπέλτη

►  που προσγειώνονται με τη βοήθεια αλεξίπτωτου

►  που προσγειώνονται με τη βοήθεια διχτυού

Εφαρμογές drones

Ανάλυση εδάφους

Παράγουν ακριβέστατους δισδιάστατους και τρισδιάστατους χάρτες βοηθώντας στην οργάνωση των δειγματοληψιών του εδάφους αλλά και στον σχεδιασμό της σποράς ή της μεταφύτευσης. Ακόμη, με μία μόνο μια σάρωση της καλλιέργειας από drones αποδίδει άμεσα και χρηστικά δεδομένα τόσο για την αποδοτικότητα της φύτευσης όσο και για τον περαιτέρω σχεδιασμό της άρδευσης και της λίπανσης αυτής.

Φύτευση

Χρησιμοποιούνται ρομποτικά οχήματα, αξιοποιώντας τους χάρτες που παράγουν τα drones, έτσι η φύτευση του κάθε σπόρου στην βέλτιστη θέση παρέχοντάς του ταυτόχρονα και όλα τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά για να διατηρηθεί στη ζωή.

Ψεκασμοί

Με βάση τους δισδιάστατους χάρτες που παράγει το drone μέσω της τηλεπισκόπησης, γίνονται ψεκασμοί χωρικά με την κατάλληλη ποσότητα ζιζανιοκτόνου ρυθμίζοντας το ύψος του και την ποσότητα που ψεκάζει ανάλογα με το που βρίσκεται στην καλλιέργεια. Έτσι επιτυγχάνεται αυξημένη απόδοση κάθε ψεκασμού με ταυτόχρονη μείωση τόσο στην ποσότητα των ζιζανιοκτόνων που ψεκάζονται στο περιβάλλον όσο και στο κόστος κάθε αγρότη.

Παρακολούθηση καλλιεργειών

Λόγω της έλλειψης μέσων παρακολούθησης της καλλιέργειας δημιουργούνται μεγάλα εμπόδια στην αύξηση της παραγωγικότητας. Μέχρι στιγμής, η δορυφορική απεικόνιση ήταν ο μοναδικός τρόπος τηλεπισκόπησης των καλλιεργειών. Όμως, οι δορυφορικές υπηρεσίες είναι πολύ ακριβές και δεν είναι παντού διαθέσιμες. Ακόμη, οι εικόνες από τους δορυφόρους έχουν πολύ χαμηλή ανάλυση για να αποδειχθούν χρήσιμες και οι ατμοσφαιρικές παρεμβολές μεταβάλλουν τα δεδομένα σε κάθε λήψη.

Σήμερα, στην Γεωργία Ακριβείας, ένα από τα κύρια πεδία εφαρμογής των drones είναι αυτό της παρακολούθησης των καλλιεργειών καθώς τα δεδομένα που δίνουν τα drones παρέχουν τη δυνατότητα εφαρμογής πρακτικών της Γεωργίας Ακριβείας και έτσι υπάρχει τρόπος προληπτικής αντιμετώπισης των ασθενειών και των ελλείψεων στις καλλιέργειες.

Στην παραπάνω εικόνα απεικονίζεται η σύγκριση των pixel μιας φωτογραφίας drone (πρώτη φράουλα), ενός επανδρωμένου αεροσκάφους (δεύτερη φράουλα) και ενός δορυφόρου (τρίτη φράουλα).

Άρδευση

Χάρις στα ειδικά drones με ενσωματωμένους οπτικούς πολυφασματικούς ή θερμικούς αισθητήρες, μπορεί να εντοπιστεί με ακρίβεια ποια τμήματα της καλλιέργειας χρειάζονται περισσότερο νερό για παραγωγή εξειδικευμένων χαρτών, υψομετρικών διαφορών και μορφολογίας του εδάφους, βοηθώντας το σχεδιασμό αποτελεσματικότερης άρδευσης για την κάθε καλλιέργεια.

Εκτίμηση Υγείας

Σαρώνοντας με drones μια καλλιέργεια χρησιμοποιώντας συσκευές που λειτουργούν συλλαμβάνοντας το οπτικό και το υπέρυθρο φάσμα του φωτός, μπορούμε να δούμε ποια φυτά ανακλούν διαφορετικές ποσότητες κόκκινου, πράσινου και κυρίως υπέρυθρου φωτός (βλέπε τηλεπισκόπηση). Αυτά τα δεδομένα μετά από κατάλληλη επεξεργασία δημιουργούν πολυφασματικές απεικονίσεις οι οποίες αποτυπώνουν τις αλλαγές στη βιομάζα των φυτών και την υγεία τους. Με μία μόνο έγκαιρη επέμβαση, με βάση τα δεδομένα αυτά, μπορούν να σωθούν ολόκληρες καλλιέργειες.

Βιβλιογραφία

Ξενούλης Μιχαήλ, 2011, Χαρτογράφηση της αναβλάστησης του φυσικού οικοσυστήματος της περιοχής Πάρνηθας Αττικής με χρήση δορυφορικών παρατηρήσεων και γεωγραφικών πληροφοριακών συστημάτων. Μεταπτυχιακή Διατριβή, Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών.

Φουντάς, Σ., Γέμτος, Θ., 2015. Γεωργία ακριβείας [ηλεκτρ. βιβλ.], Αθήνα: Σύνδεσμος Ελληνικών Ακαδημαϊκών Βιβλιοθηκών.

http://www.innovativegis.com/basis/pfprimer/topic7/topic7.html

blog.farmacon.gr