Zwiadowcy dronów są gotowi, aby rolnictwo precyzyjne stało się jeszcze dokładniejsze w miarę postępu technologii dronów.
Według Federalnej Administracji Lotnictwa, drony już przybyły na farmy. Siedemnaście procent wszystkich dronów zarejestrowanych komercyjnie w 2017 r. było wykorzystywanych w rolnictwie, co plasuje je na trzecim miejscu pod względem wykorzystania maszyn za fotografią nieruchomości/lotniczą (48%) i inspekcją przemysłową (28%).
Rolnictwo specjalistyczne jest częścią tego rynku rolnictwa precyzyjnego dla dronów. Firmy lotnicze, takie jak francuska firma Delair-Tech i amerykański wykonawca dronów obronnych AeroVironment, sprzedają swoje drony rolnicze ze zintegrowanymi czujnikami producentom upraw specjalistycznych, a rynkiem docelowym jest północny zachód.
MicaSense z siedzibą w Seattle, która sprzedaje wielospektralny czujnik dronów o nazwie RedEdge-M, uczestniczy w spotkaniach hodowców, takich jak zgromadzenie hodowców drzew owocowych, które odbyło się w Kennewick w stanie Waszyngton. Na tym spotkaniu dyrektor generalny MicaSense, Gabriel Torres, omówił analizę zarządzania zbiorami, nad którą pracuje firma.
„Nieustannie współpracujemy z rolnikami i liderami branży, badając, w jaki sposób obrazy mogą wpłynąć na określone praktyki zarządzania lub pomóc rozwiązać niektóre z subiektywnych kwestii związanych z podejmowaniem decyzji” — powiedział dyrektor ds. rozwiązań dla przedsiębiorstw Manal Elarab MicaSense. „Jesteśmy zaangażowani w ciągłe odkrywanie nowych sposobów zastosowania analizy obrazów w codziennych decyzjach dotyczących gospodarstw”.
Naukowcy również badają zastosowanie dronów w uprawach specjalistycznych. Vegetable Growers News w lutym 2018 r. pisał o partnerstwie między Rochester Institute of Technology a Cornell University w celu opracowania programu dronów do identyfikacji podatności fasoli na białą pleśń. Na Penn State University dwóch naukowców – inżynier i ogrodnik – pracuje nad programem dronów w celu określenia indywidualnego pokrycia kwitnienia i obciążenia plonami w owocach drzew.
Od żołnierzy po soję
Ewoluujące technologie dronów przechodzą z jednego sektora do drugiego. Najwcześniejszym poprzednikiem firmy Quantix firmy AeroVironment był dron wojskowy o nazwie Pointer, którego armia amerykańska i korpus piechoty morskiej używały 30 lat temu. Firma stała się głównym dostawcą dla Departamentu Obrony USA po 9 września i podczas wojny w Zatoce Perskiej i ma do tej pory pięć programów z DOD.
Chociaż Quantix jest przeznaczony do pomiarów roślin, a nie wrogów, jego koncepcja pionowego startu i lądowania wywodzi się z programu wojskowego. Dron ze stałym skrzydłem startuje z pozycji pionowej, podobnie jak wahadłowiec kosmiczny, ale poziomuje się jak samolot, umożliwiając długie przejazdy zdjęć zboża.
„To naprawdę najlepsze rozwiązanie z obu światów” — powiedział dyrektor ds. sprzedaży komercyjnej AeroVironment, Mark Dufau.
Technologia wciąż ewoluuje, a firmy znajdują nowe funkcje, które najlepiej sprawdzają się w rolnictwie precyzyjnym. Jedna z podstawowych technologii teledetekcyjnych, Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), pochodzi z programów satelitarnych w latach 1960. i 1970., powiedział John Sulik, specjalista ds. zastosowań teledetekcji MicaSense.
„Jest wiele rzeczy, które możesz zrobić”, powiedział Sulik. „Po prostu wiele starszych technik teledetekcji nie ma zastosowania do upraw o wyższej wartości. Nie opowiadają ci tyle historii, ile musisz wiedzieć”.
MicaSense RedEdge-M zawiera pięć kamer, które mierzą czerwoną, zieloną, niebieską, bliską podczerwień i czerwoną krawędź.
„Obrazy wielospektralne okazały się być bardzo wnikliwym narzędziem, jeśli chodzi o badanie pola pod kątem stresu” – powiedział Elarab. „Wskaźniki zbudowane na podstawie obrazów wielospektralnych pomagają w zrozumieniu zmienności w twoim polu, a tym samym prowadzą cię do miejsc naprężeń, dzięki czemu możesz zebrać reprezentatywne próbki, które mogą zawęzić przyczynę stresu”.
Dla hodowców dostępnych jest kilka różnych wielospektralnych czujników dronów. Sentera z siedzibą w Minneapolis ogłosiła 28 marca, że sprzedaje czujnik gimbalowy AGX710 do użytku plug-and-play z dronami przemysłowymi Matrice 200 Series marki DJI. Dyrektor generalny Sentera, Eric Taipale, powiedział, że dopasowanie sprawia, że „niezwykle proste dla naszych klientów jest zbieranie przydatnych danych z terenu”.
„Nasi klienci wytwarzają dziesiątki różnych produktów indeksowych i używają zautomatyzowanych narzędzi analitycznych w tak wielu różnych zastosowaniach w rolnictwie, leśnictwie i ochronie środowiska” – powiedział. Czujnik Sentera jest wyposażony w roczny dostęp do platformy analitycznej oprogramowania o nazwie FieldAgent, która zapewnia wgląd w badania upraw, aby pomóc wykrywać choroby, szkodniki i inne rodzaje presji, identyfikować niedobory i oceniać stan odżywienia”.
Drony pokonują również dłuższe dystanse. We Francji dron DT18 ag firmy Delair jest dopuszczony do latania poza linią wzroku lub operacji BVLOS (amerykańska FFA wymaga zwolnienia z lotów BVLOS). DT18 może być kontrolowany przez bezprzewodową sieć telefoniczną 3G, dzięki czemu można nim latać przez wiele kilometrów bez wieży kontrolnej.
„Podczas jednego lotu możesz objąć ponad 2,500 akrów, gdy przepisy pozwalają na wysokie loty”, powiedział kierownik ds. produktów rolnictwa i leśnictwa Lenaic Grignard. „Synchronizujemy nasz system, dzięki czemu wydajność oceny upraw jest bardzo wysoka”.
Wystarczająco szeroki do oglądania
Drony są drogie i przydają się głównie do zwiadu w trudno dostępnych miejscach. Więc jak duża musi być farma, aby uzasadnić wydatek?
Niezależnie, zarówno Grignard z Delair, jak i Dufau z AeroVironment wymyślili tę samą wielkość pola: 1,000 akrów.
„W USA, kiedy zaczynasz mieć ponad 1,000 akrów, zaczyna być ciekawie” – powiedział Grignard. Dufau powiedział, że przy progu tysiąca akrów „hodowcy na Środkowym Zachodzie naprawdę zaczynają dostrzegać użyteczność systemu”.
Obaj jednak szybko dodali, że pod wieloma względami uprawy specjalistyczne znacznie różnią się od upraw rzędowych i wykazują wyższy zwrot z inwestycji.
„To naprawdę sprowadza się do przychodów na akr” – powiedział Dufau. „Kiedy zaangażujesz się w porównania między uprawami rzędowymi na Środkowym Zachodzie a uprawami specjalnymi, liczby te znacznie się zmieniają ze względu na ilość wysiłku i przychodów, o które chodzi w przypadku upraw specjalnych w porównaniu z kukurydzą i fasolą. Ta liczba jest znacznie mniejsza w przypadku upraw specjalistycznych”.
Jednym z przykładów, jak powiedział, są plantatorzy winorośli, którzy są znani z wykorzystywania dronów do ostatniej, szybkiej kontroli winnicy o powierzchni zaledwie pięciu akrów.
„Niekoniecznie musi to być 'Co znajdujesz?'” – powiedział Dufau. „To, czego nie znajdujesz, daje ci pewność, że robisz, co w twojej mocy, aby tym zarządzać. … (Nie tylko) potrafią dostrzec problemy, ale mogą też lepiej spać w nocy, wiedząc, że nie ma żadnych problemów”.
Wyższa wartość upraw jest jednym z powodów, dla których firmy produkujące drony uważają, że hodowcy upraw specjalistycznych są bardziej skłonni do zakupu tej technologii.
„Współczynnik adopcji jest powolny w uprawach rzędowych, a jednym z powodów tego jest to, że patrząc na cenę kukurydzy, nie masz możliwości inwestycyjnych, aby przejść do tego rodzaju technologii” – powiedział Grignard.
Elarab z MicaSense powiedział, że hodowcy wyspecjalizowani wydają się szybciej dostosowywać do tej technologii.
„Uprawy o wysokiej wartości były wczesnymi adaptacjami tej technologii, takie jak winnice, drzewa owocowe i tym podobne” – powiedziała. „Jest też duże zainteresowanie innymi uprawami, takimi jak kawa i warzywa.
„Wiele osób interesuje się precyzją ag, a w przypadku niektórych upraw występują różne wskaźniki adopcji. Rynek rośnie z roku na rok. Wiele osób jest bardziej podekscytowanych włączaniem obrazów do swoich decyzji zarządczych, więc zdecydowanie następuje duży wzrost”.
Od danych do decyzji
Istotne jest, aby dane i obrazy z drona były istotne dla decyzji zarządczych hodowców.
„Czujniki tworzą dane” — powiedział Sulik z MicaSense. „To, czego potrzebują hodowcy, to informacje. Branża potrzebuje więc szybkiego sposobu na zredukowanie danych do praktycznych informacji, które są istotne. To należy wygładzić. I nad tym pracujemy.”
Grignard z firmy Delair nazywa to zadanie „wąskim gardłem”.
„Ideą całego rozwiązania jest usunięcie niektórych wąskich gardeł z danymi na różnych etapach przepływu pracy, od akwizycji do przetwarzania danych – to nie jest ciężar konsultanta ds. upraw lub hodowcy”.
Jedno z narzędzi analitycznych tworzy mapę do odniesienia dla hodowców.
„Oceniamy zdrowie roślin i zapotrzebowanie roślin na składniki odżywcze, a następnie tworzymy mapę” – powiedziała. „Ta mapa może być wyceniona na receptę, na przykład mapa azotowa”. Delair DT18Ag ma również możliwość zliczania roślin lub identyfikowania luk w nasadzeniach.
Grignard dodał jednak, że algorytmy nie są uniwersalne, a wyniki będą się różnić w zależności od upraw. Na przykład w przypadku roślin truskawek algorytm liczenia roślin działa dobrze na wczesnych etapach, ale później algorytm zawodzi, gdy rośliny rosną i korony zaczynają się zazębiać.
AeroVironment pracuje nad algorytmem liczenia roślin dla upraw drzew owocowych, o którym Dufau powiedział w marcu, że będzie dostępny jako dodatek do obecnego systemu za około dwa do trzech miesięcy.
Aplikatory o zmiennej dawce to kolejna technologia szybko rozwijająca się w rolnictwie precyzyjnym. Możliwym wykorzystaniem danych z drona, powiedział Dufau, jest umożliwienie przesyłania danych z drona do aplikatora o zmiennej dawce nawozów, pestycydów i / lub fungicydów. Dane z dronów na temat poszczególnych roślin połączone z aplikatorem o zmiennym dozowaniu oznaczałyby, że poszczególne rośliny otrzymują tylko te chemikalia, których potrzebują.
Ale gdziekolwiek prowadzi nowa technologia, Dufau powiedział, że mapy zbudowane z dronów staną się bardziej precyzyjne w przyszłości.
„Idziesz od liścia do liścia, gałąź do gałęzi, ostatecznie oceniając zdrowie roślin” – powiedział. „Tego rodzaju precyzyjne mapy będą tylko lepsze na dłuższą metę. I widzę, że tego typu technologia napędza tylko niektóre obszary, zwłaszcza w przypadku upraw specjalistycznych, które tak naprawdę nie zostały wdrożone”.
- Stephen Kloosterman, asystent redaktora VGN
Górne zdjęcie: Stałopłat AeroVironment Quantix ma funkcję pionowego startu i lądowania podobną do funkcji drona w zawisie.