Зареєструватись
укр РУС
 
 /  Публікації  /  Зіниця повітряного ока – обладнуємо дрон для оцінки посівів

Зіниця повітряного ока – обладнуємо дрон для оцінки посівів

Досвідчений агроном за кольором рослин може з високою точністю визначити проблемні ділянки посівів та, з певною вірогідністю, інтерпретувати причини їх виникнення.

Зараз повітряні дрони здатні підняти цифрову камеру на кілька сотень метрів й цим стають звичайним знаряддям в аграрному виробництві.

Проте при виборі обладнання виникає питання щодо потрібного спектрального діапазону. Для пшениці оптичного діапазону від звичайної камери може виявитись достатнім щоб визначати потребу в азотному живленні, проте для кукурудзи цього замало.

На рисунку представлено фото дослідного стаціонару НУБіП України щодо вивчення систем застосування добрив, і дозування добрив зростає починаючи від дороги. В оптичному діапазоні не було виявлено істотної різниці в спектральних показниках при різних значеннях азотного живлення.

Виходячи з досвіду космічних досліджень інфрачервоний діапазон також придатний для визначення зволоження рослин, моніторингу захворювань, виявлення осередків шкідників тощо. Як отримати цей додатковий діапазон на звичайні цифровій фотокамері?

Використовуємо оптичні фільтри для звичайних камер

Стандартна конструкція цифрового фотоапарату передбачає послідовне використання інфрачервоного фільтру, після якого розташовані оптичні фільтри. В разі демонтажу інфрачервоного (hot mirror) фільтру апарат буде фіксувати й інфрачервоне випромінювання, оскільки оптичні світлофільтри дещо прозорі для нього.

В деяких моделях камер захисний інфрачервоний фільтр нанесено на об’єктив, і заміна об’єктиву перетворює камеру в інфрачервону. Як приклад екшн-камера GoPro HERO4. Вартість такого обладнання на ринку України складає порядку 150-220 $, що є цілком доступним для аграрної галузі..

Екшн камера GoPro HERO4 та спеціалізований об’єктив для фіксації інфрачервоного випромінювання

Як і у випадку оптичного об’єктиву, за використання ІЧ об’єктиву будуть фіксуватись три складові кольору, які отримали назву псевдокольори, що складаються з різної комбінації червоної та інфрачервоної складових спектру. У фотознімках із iR об’єктивом формату jpeg канали iR1, iR2 та iR3 будуть сприйняті як червоний, зелений та синій відповідно.

Залежність інтенсивності спектральних каналів залежно від довжини хвилі фотокамера GoPro HERO4 з оптичним та ІЧ об’єктивами

Незважаючи на присутність в складі зафіксованого випромінювання як інфрачервоної, так і червоної складової, їх безпосереднє значення можливо вирахувати з допомогою простої пропорції на базі наведених на графіку експериментальних рівнянь.

Проте на практиці можна використовувати і дані отримані із інфрачервоним об’єктивом безпосередньо без перерахунків. Отримане кольорове зображення називають псевдокольововим.

Знімок того ж стаціонарного досліду для посівів кукурудзи в псевдокольорах вже більш придатний для ідентифікації стану азотного живлення

Для деяких сільськогосподарських культур інфрачервоний діапазон є необхідним. При цьому можливі й інші варіанти спектрального складу для псевдокольорів, залежно від складу світлофільтрів.

Доступні рішення в серійному обладнанні

Такі відносно прості рішення вже реалізовані в серійному обладнанні. Починаючи з 2015 року під торговою маркою MAPIR було розпочато випуск компактних «бюджетних» сенсорів, доступних для невеликих господарств. В 2015 році під назвою Survey1 було випущено апарат, що фіксував синій та інфрачервоний канали. Для випущеного в 2016 році зразка Survey2 були доступні вже 6 світлофільтрів – RGB, NDVI Red + NIR, Near infrared + NIR, а також окремо червоний, синій та зелений. Починаючи з 2017 року, разом із появою апарату Survey3 було розпочато поставки спеціалізовані світлофільтрів під маркою Kernel, зі збільшеною кількістю варіантів спектральних каналів.

Камера Survey3W із змінним об’єктивом ([url="https://www.mapir.camera/pages/survey3-cameras"]https://www.mapir.camera/pages/survey3-cameras[/url])

Станом на 2018 рік, випускаються наступні комбінації спектральних каналів: RGB, Orange+Cyan+NIR, Red+Green+NIR, NIR+Green+Blue, Red-Edge, NIR. Фактично камери серії Survey побудовані на базі звичайної камери оптичного діапазону і можуть модернізуватись «на місці» за потребою користувача. Завдяки цьому користувачу доступні такі вегетаційні індекси: NDVI, GNDVI, OSAVI, TVI, CV, ENDVI та інші. До того ж номенклатура світофільтрів постійно оновлюється і стають доступні нові варіанти вегетаційних індексів.

В Україні вартість такого обладнання становить порядку 900-1000 $, що відносно недорого для професійного обладнання. Звісно, можливо зекономити бюджет і самому замінити світофільтри на фотокамері, щоб виявити проблемні ділянки на полі. Але при використанні серійного обладнання можна ефективно використовувати як вітчизняні, так і закордонні консалтингові сервіси для аналізу зображень.

На сьогодні цілком можливо отримати універсальне обладнання придатне для керування врожаєм при визначенні стану живлення. Певні, що ці цифрові технології на сьогодні вже прийнятні по співвідношенню «ціна/функціональні можливості» та можуть бути ефективно використані навіть в невеликих фермерських господарствах.

Опришко Олексій Олександрович (ozon.kiev@nubip.edu.ua)
Пасічник Наталя Анатоліївна (n.pasichnyk@nubip.edu.ua)
Обговорення, коментарі на Агро-форумі
Повний або частковий передрук матеріалів без письмової згоди адміністратора сайту agro-ukraine.com заборонений та вважатиметься порушенням авторських прав.
Дивіться також     Публікації
Практические аспекты использования система Slantrange и программы Slantview для управления урожаем. Классификация оборудования для мониторинга по поколениям, сравнение решений для мониторинга. Место комплекса Slantrange в приведенной классификации. Мониторинг стрессовых факторов для растений с по...
БПЛА - на сегодня неотъемлемая часть технологии управления урожаем. Для различных площадей существуют различные решения. Для промышленных площадей хорошим решением является комплекс Slantrange, обладающий широкими дополнительными возможностями.
Возможности использование RTK комплекс на базе дрона аграриями для учета и контроля, а также организация работы непосредственно в поле. Пример RTK комплекса на базе дрона DJI Phantom 4 RTK.
Инновационный портативный анализатор почвы SoilCares голландской компании AgroCares для оперативного анализа состава грунта, заявленные разработчиком его характеристики. Теоретические и практические подходы для анализа в оптическом диапазоне, объясняющие действенность технологии.
Використання БПЛА літакового типу для моніторингу полів в промислових масштабах. Чому саме такі БПЛА перспективні, які є конструкції, пов'язані з цим нюанси експлуатації та керування.
Вимоги до обладнання. Сенсори, підвіси та програмне забезпечення від Sentera для БПЛА. Рекомендації щодо використання з моделями БПЛА.
Методичні підходи для прискорення обробки даних дистанційного зондування БПЛА та доступне на ринку обладнання із зенітним сенсором, що може бути встановлене на різні БПЛА.
Специфіка різних джерел живлення. Критерії вибору джерел живлення для аграрних дронів і не тільки.
К семейству агродронов AGRAS от компании DJI принадлежит много аппаратов, AGRAS T16 - самый современный из них, T16 спроектирован с учетом многолетнего опыта. Обзор агродрона DJI AGRAS T16.
Раціональне використання добрив, екологічні проблеми потрапляння нітратів у водойми та поверхневі підземні води може бути на практиці вирішене за допомогою обладнання для безконтактної оцінки стану азотного живлення для диференційованого внесення добрив
Робототехника активно внедряется в сельском хозяйстве, дроны помогают обследовать посевы в промышленных масштабах, точечно вносить средства защиты и многое другое...
Дроны как составляющая технологии точного земледелия
ua
/ua/
0