Фермер, яких бажає виростити багатий врожай повинен безліч речей. Де сухі (або заболочених) землі? Де хворі рослини? Де не вистачає добрив? Та інше.
Історично склалося так, звичайно, з ранку вони йшли або їхали по полях, використовуючи свої очі для пошуку проблем. Сьогодні вони можуть побачити знімки з висоти за допомогою супутника та в решті решт побачити свої володіння, в якому вони стані і де що вирощується та інше. Це все чудово, але актуальність цієї інформації може бути поставлено під сумнів тому що цей знімок могли зробити і у тому році чи місяці, вирішити може це знімок високої якості на заказ у комерційних провайдерів що несе в собі недоліки пов’язані які з ціною, результатом, кількістю та їх періодичність і на сам перед погодою (захмареним небом) одразу з’являється питання – чи потрібно воно фермеру? Або круїз ближче до землі – з безпілотника.
Хоча використання безпілотних літальних апаратів в значній мірі зосереджені на поле бою, їх майбутнє, як очікується, в значній мірі залежить від поля ферми.
Це тому, що сільське господарства охоплюють великі площі і в основному вільні від приватного життя і проблем безпеки, які переслідували використання літаків в більш густонаселених районах.
Перші враження від можливостей безпілотників
Фермери, діяльність якої охоплює сотні або тисячі гектарів стає не просто контролювати усі процеси на таких ділянках у повну міру це відобразив Каліфорнійський фермер у якого були обширні сади с крапельним поливом дерев, так сталося що місцеві Койоти (американські вовки) часто порушували систему поливу що призводило те що дерева сповільнювали свій ріст
і призвело би до поганого врожаю. Він кожен день в шукав пошкодження на своїй машині, але в один день він запросив декілька на ферму для демонстрації їх ремесла, в тому числі компанії під назвою Honeycomb які займаються безпілотними літальними апаратами (БПЛА) і одразу прибула команда фахівців які допомогли вирішити цю проблему. Вони обладнали свій БПЛА тепловою камерою та пролетів над садом і опрацював отриману інформацію вони змогли створити карту на якій було зображено усі проблемні місця.
[su_youtube_advanced url=”https://www.youtube.com/watch?v=TxDgS9w9I_Q” controls=”alt”]
Безпілотник може покрити тисячу акрів за годинну польоту. Зак говорить, що це займе більше, ніж роботі в сільському господарстві на тиждень їздити вгору і вниз ті ж сади в всюдиходи, шукаючи живлення зрошувальних ліній.
Навіщо потрібні безпілотники в сільському господарства?
Використання дронів в землеробстві і в цілому в сільському господарстві – одне з найбільш перспективних напрямків застосування цієї технології. БЛА можуть бути ефективно використані для планування і контролю етапів сільськогосподарського виробництва, а також для хімічної обробки посівів та інших рослин. При цьому основним критерієм для впровадження БЛА є економічна доцільність.
БЛА дозволяють отримувати актуальну і ефективну інформацію тоді, коли вона вам необхідна, крім того, накопичена за тривалий період інформація дозволяє аналізувати процеси в динаміці.
[su_row][su_column size=”1/2″]
Дрон – новий інструмент роботи агронома
[su_youtube url=”https://youtu.be/UX42edZvhPY”][/su_youtube]
[su_youtube url=”https://youtu.be/D8VuEH_oMAM”][/su_youtube]
дивитися з субтитрами
Да да, вам не здалося – дрони дійсно можуть вважати урожай поштучно, определать стан посадок і допомагати агроному в розрахунку параметрів, що впливають на урожай. З усього продемонстрованого – підрахунок врожаю дроном найскладніше завдання. А ось як раз простіше, але також потрібне сьогодні нижче.
[/su_column] [su_column size=”1/2″]
Відео про застосування дронів
в сільському господарстві
[su_youtube url=”https://www.youtube.com/watch?v=oZ3ZSnQM7v4″][/su_youtube]
[su_youtube url=”https://www.youtube.com/watch?v=VxQ674fLQms”][/su_youtube]
[su_youtube url=”https://youtu.be/nhZigNNEfeA”][/su_youtube]
[/su_column][/su_row]
[su_row][su_column size=”1/2″]
Дрон мультіроторного типу
Кращий вибір для відео
Відео або фотозйомка територій
площею до 150га
[/su_column] [su_column size=”1/2″]
Дрон літакового типу
Кращий вибір для фото
Детальна фотозйомка територій
площею до 400 га
[/su_column][/su_row]
Аерофотознімки з високою роздільною здатністю для оцінки здоров’я агрокультур
Отже, з чого варто почати применени дронів в сільському господарстві? – С отримання аерофотознімків з полів з високою роздільною здатністю. Це дозволить агроному краще оцінювати стан врожаю, а так само наслідки НС. Також завдяки матеріалам одержуваних від дронів агроном зможе більш точно визначати потребу в зрошенні і добриві врожаю. Орієнтовна точність зйомки полів з дрона починається від 1 – 2 см / піксель і більш. По мимо зйомки у видимому діапазоні, можливо проводити зйомку в інфрачервоному спектрі.
Детально про головне:
Більшість сільськогосподарських безпілотників залежить від декількох спектральних зображень для виявлення проблем зі здоров’ям врожаю в; В Зокрема, вони дивляться на зміни в протягом довгого часу в видимому світлі (VIS) і ближньої інфрачервоної області (NIR) світла, відбитого від культур. Ці зображення взято в протягом довгого часу безпілотних літальних апаратів, пілотованих літаків або супутників.
Можна виявити здоров’я рослин з цих образів, тому що рослини відображають різну кількість видимих спектрів зеленого і NIR світла, в залежності від того, наскільки здоровими вони. Вимірюючи зміни у видимій та ближній NIR випромінювання , відбитого від врожаю, ми можемо визначити потенційні проблеми зі здоров’ям.
Це зображення пояснює загальну ідею:
Для того, щоб стежити за змінами у здоров’ї рослин з плином часу, безпілотні зображення обробляються для розрахунку індексу відстеження під назвою СІВР ( стандартизований індекс відмінностей рослинності ), яка є мірою різниці між інтенсивністю світла , відображеної полем в двох різних частотах:
NDVI являє собою відношення ближній інфрачервоній області (NIR) відбивної мінус видимого червоного відбивної здатності (VIS), поділений на NIR плюс VIS:
NDVI = (NIR-VIS)/(NIR+VIS)
Ось те, що ви бачите, коли ви порівнюєте звичайну камеру до образу поля озимої пшениці до NDVI обробці зображення одного і того ж поля:
Зверніть увагу на те, як NDVI-поліпшує зображення (праворуч) та робить велику роботу, що розділяє здорові стебла пшениці (зелений) від вмираючих країв (червоний) і сухої землі (чорний / коричневий).
NDVI є найпопулярнішим індексом зраховується з використанням безпілотників даних, але є багато інших. Деякі з них можуть бути більш-менш важливі для ферми, в залежності від ситуації. Деякі з найбільш популярних індексів включають:
- CWSI (індекс напруженості рослинництва): заходи з визначення температурних диференціалів для виявлення передбачення водних стресів в рослинах. Потрібуні теплові датчик зображення і використання прилеглої метеорологічної станції.
- CCCI (навіс хлорофіл індекс вмісту): визначає рівень азоту використовуючи три діапазону хвиль вздовж червоної межі видимого спектру. Вимагає видиму і ближню інфрачервону камеру.
Якщо ви хочете зануритися в цій новій науки обробки зображень сільського господарства, ось список останніх досліджень.
Перше рішення: Fixed Wing або Multi-Rotor?
БЛА з нерухомим крилом, як AgEagle RAPID, PrecisionHawk Ланкастер і SenseFly eBee SQ часто вважають за краще, тому що вони можуть покрити більшу площу і витрачати більше часу в повітрі, ніж декількох роторних платформах, таких як DJI Phantom 4.
Тим не менш, вони не можуть робити все, і краще за все підходять для великого, сканування відкритих родовищ.
Нерухомі БЛА крило часто несуть корисне навантаження, чим більше мульти-ротор – що означає більшу кількість датчиків – так більше інформації можуть бути захоплені в одному польоті. Це може зменшити загальний час для збору даних для даного акра.
Фіксовані крила БЛА є більш дорогими, також – вони, як правило, після того, як встановлено на них датчики.
Мульти-роторні AG безпілотні літаки , як DJI’s Smarter Farming Matrice 100 краще підходять для точної візуалізації малих/обмежених областей і 3D сканування полів і об’єктів.
Час польоту для квадроциклів та інших мульти-роторів близько 1/2 від фіксованого крила безпілотника.
Корисне навантаження на багатьох мульти-роторів менше, ніж фіксовані крила, так що більшість тримають тільки один або два датчика. В результаті, охоплювати все поле потрібно два рази довше, з фіксованим крилом.
Multi-роторні дрони, як правило, дешевше, ніж фіксовані крила, для камери дрона професійного рівня в комплекті з мультиспектрального камерами і програмним забезпеченням для обробки зображень сільського господарства.
Найкраще з двох світів
Замість того, щоб вибрати один тип безпилотника, деякі фермери і оператори купують менш дорогі версії обох.
Фіксований безпілотні крила використовується для великих відкритих просторів, де довгі, безперешкодне прямолінійні проходи; і невеликі недорогі мульти-роторні використовуються для точкової перевірки проблемних ділянок точніше, для швидких місій для обробки таких площі літак не може використовуватися.
Багато фермерів сьогодні почали купувати до літа. Дрони як Phantom 4 PRO або NDVI обладнані попередньо перевірені рішення, як DJI в Smarter Farming паке.
Після тестування КОРОЛЯ дронів зйомки, вони можуть перейти на більш дорогі і більш ефективні Мультикоптер і літаки, які можуть інтегруватися з їх ферми в управління інформаційними системами (ІСУФ) і систему управління агрономії (AMS).
Захоплення даних: обробки зображень і датчики
Є багато варіантів датчиків зображення, доступних сьогодні для сільського господарства в безпілотних літальних апаратів.
Камери
Найбільш поширений і дешевий тип датчика є високою роздільною здатністю камери, яка приймає видимі зображення довжини хвиль (VIS). Деякі з цих камер також можуть приймати майже інфрачервоні зображення (NIR) з потрібними фільтрами.
Мінімальна дозвіл зображення, необхідне для сільського господарства додатків становить 12 мегапікселів, такі як GoPro Hero 3 і 4 Hero здатні захоплювати.
На відміну від того, що більшість фотографів розповість вам, ви хочете камеру з широким полем, ширококутної або об’єктив «риб’яче око», так як ці лінзи мають тенденцію захоплювати велику площу в одному кадрі. Не турбуйтеся про спотворенні зображення – програмне забезпечення дляобробки зображень якості усуває це під час обробки.
Деякі з найбільш популярних камер, використовуваних в сільському господарстві в даний час включають:
- Sony QX1 : компактна, легка беззеркальная камера займає 20мегапіксельна високу точність зображення в RAW і JPEG. VIS тільки зображення.
- Canon EOS Rebel SL1 Kit DSLR камери : фіксує тільки VIS зображення.
- Zenmuse X3: Gimbal і камерна система використовується в системах DJI. VIS тільки зображення.
- GoPro Hero : використовуються на більш дешевих дронах трутнів. Герой, ймовірно, найпопулярніший AG камера використовується сьогодні. VIS тільки зображення.
- MaxMax пропонує лінію Nikon, Sony та інші моделі ближній інфрачервоній (NIR)
Multi-Spectral
Іншим варіантом є оновлення Sentera NDVI для безпілотних літальних апаратів серії DJI Phantom. Це новий ультра-легкий датчик NDVI для Фантом 3 і 4. DJI в карданном підвісі камери не змінюється. Вона захоплює візуально-діапазон (VIS), в ближній інфрачервоній області(VIS ), і дані NDVI разом в протягом одного польоту.
Термічний
Теплові датчики можуть також виявити присутність води через його охолоджуючий ефект, який може бути корисним в плямистість пошкодження рослин через посуху і/або сезонних проблем.
LIDAR
Лидара є точною технологією дистанційного зондування, який вимірює відстань при освітленні мішені за допомогою лазера і аналізу відбитого світла. LIDAR зазвичай використовується для вимірювання будівель і земельних мас з точністю, і розробити точну 3D модель області. Датчики LIDAR дуже дорогі.
Геодезія
Не залежно від того який ви тип дрону використовуєте, процес збору корисних даних складається з 4-х основних етапів, а саме:
1. Планування рейсу
Багато з останніх сільськогосподарських беспілотників приходять з плануванням польоту програмного забезпеченням, яке дозволяє зробити рамку навколо поля, яке необхідно обстежити (на карті Google Earth або аналогічної), і план польоту буде створений автоматично. Деякі навіть планують поворот камери для вас автоматично.
Потім ви завантажуєте траєкторію польоту в ваш дрон і він готовий до польоту.
Якщо ви використовуєте саморобну платформу або стару наземну станцію управління, то вам може знадобитися вручну код або встановити кожну точку повороту.
2. Fly & Shoot
Завантажевши ваш план польоту і озброївшись безпілотникт готовий почати літати – та фотографування.
З повністю інтегрованої системиою, наприклад: PrecisionHawk Lancaster.
В принципі, ви просто відправити безпілотник в політ, і система буде автоматично робити знімки за допомогою бортової камери і датчиків, в той час безпілотник лише виконує траєкторію польоту. Дрон буде вибирати певні пункти GPS для запуску кожного пристрою.
Якщо ви не використовуєте повністю інтегрований пакет, то одна людина повинна буде приймати знімки вручну в той час як GPS автопілот або інший пілот керують літак.
Якщо ви вручну будете проводити зйомки зображення, будь ласка, прийміть ці моменти на увазі:
- щоб правильно захопити високий дозвіл даних для цілей прапорів, ваші зображення повинні перетинатися один з одним , щонайменше, на 70%
- знімати зображення, основані на GPS розташування, а не на час, щоб переконатися, що ви отримаєте накладення зображення і необхідно освітлення
3. Процес створення зображень
Найбільш складна частина процесу геодезичного сільського господарства безпілотник створює сотні зображень високої якості, які ви тільки захопили в інформацію яку ви можете використовувати. Але не хвилюйтеся, це не так важко зробити (або дізнатися).
Більшість операторів фермерських безпілотників потрібно обробляти сотні візуальних, теплових і мультиспектральних зображень в польоті, для виявлення змін в стані здоров’я рослин з плином часу або виявити аномалії.
Всі ці зображень повинні бути зшиті разом, перетворюються в ортофотоплан 2D-зображення, обробляються і аналізуються для вас, щоб отримати корисну інформацію від польоту.
4. Огляд і Take Action
Тепер, коли ви завантажили звіти і виправлені зображення, прийшов час, щоб подивитися, що з вашими культурами.
Ви побачите в якому стані ваші посіви:
Або, може бути, ви знайдете проблему з утриманням води після останнього шторму:
Або, можливо, ви будете відкривати нові проблемні місця в ваших кукурудзяних полях, які необхідно трохи більше азоту:
Що б ви не знайшли, після того як ви вивчили здоров’я ваших культур ви можете ввести дані в одному з декількох систем управління фермами, щоб поліпшити загальне уявлення про здоров’ям ферми і робочий стан. І вжити необхідних заходів.
Плюси
БЛА здатні збирати інформацію про посадках, достатню для точного застосування пестицидів і гербецидов там, де необхідні хімікалії. Це обіцяє фермерам можливість заощадити на використанні хімії, а також зберігає навколишнє середовище.
БЛА дозволяють створити картографічну основу з точними координатами всіх об’єктів, що дозволить в подальшому вести візуальний аналіз об’єктів з дозволом аж до декількох см на піксель. На цю основу можна буде нанести векторні шари: поля, об’єкти інфраструктури, дороги. Така основа дозволяє розраховувати точні площі, відстані, потреби в ресурсах і т.п. Зручно 
визначати об’єктивну площа ріллі, сіножатей, пасовищ, покладів, парів, зябу, сівби, недосіву і прісевов.
Результати аерофотозйомки дозволяють ставити ділянки на кадастровий облік.
Аерофотозйомка з БЛА більш деталізована, ніж космічний знімок. Дозвіл знімків можливо в сантиметрах на точку, за рахунок висот польоту від 100 до 600 метрів над поверхнею землі. Крім того, БЛА дозволяють вести зйомку навіть в умовах хмарності, що недоступно супутникам і ускладнює використання авіації.
Отримання знімків можливо навіть в процесі польоту, причому можна скорегувати політ в реальному часі, якщо замовнику це необхідно.
Продуктивність БЛА досягає до 30 кв км за годину при базарною зйомці і до 35 км / год для лінійних об’єктів.
Забезпечується істотна економія витрат на дослідження і виграш у часі по-порівнянні з усіма іншими їх видами: наземним обстеженням; супутниковими фотографіями, використанням пілотованої авіації.
Мінуси
Є й скептики або навіть противники нового підходу. Пілоти сільськогосподарської авіації, наприклад, побоюються зіткнень з малопомітними безпілотниками. Цю проблему, ймовірно, можна вирішити установкою на дрони проблискових вогнів і 
трекінгові систем.
Важливо зробити грамотний вибір БЛА або віддати перевагу придбати послугу на базі БЛА, а не сам БЛА. Якщо все ж мова йде про придбання БЛА у власність, слід скористатися консультацією фахівців, щоб не купити, наприклад, дорогий БЛА з великою дальністю польоту (в кілька годин), якщо вам потрібно аерозйомка полів площею наприклад в 20 тис. Га, з чим впораються і моделі БЛА зі значно нижчою ціною. Приблизна формула для вибору безпілотника така: середня швидкість БЛА * час польоту = дальність польоту. Ця величина повинна бути трохи більше довжини полів господарства по максмальному лінійному виміру (наприклад, з півночі на південь). Звичайно, якщо стоїть завдання не тільки аерозйомки, то вибір може бути іншим.
