Morning Star И Спутниковый Мониторинг В Gradient
Выращивание томатов в Калифорнии, несмотря на благоприятный климат, сопряжено с рядом сельскохозяйственных проблем. Одной из них является нехватка воды и нерациональное управление поливом, что приводит к снижению урожайности и ухудшению здоровья растений. Деградация почв в результате интенсивного ведения сельского хозяйства также представляет собой угрозу для успешного выращивания томатов. В то же время в глобальном масштабе изменение климата приводит к непредсказуемым погодным явлениям, таким как сильная жара, ливни и лесные пожары, что создает трудности для поддержания оптимальных условий выращивания томатов .
Чтобы справиться с этими проблемами, производители часто полагаются на прогнозы погоды и образцы почвы для принятия управленческих решений. Однако в последние годы появились такие современные технологии, как анализ мультиспектральных спутниковых снимков. Одним из заметных лидеров отрасли, которых заинтересовало это революционное решение, является компания Morning Star, крупнейший в мире переработчик томатов. В этом материале мы расскажем о том, как они решили использовать платформу EOSDA Crop Monitoring и как эта новая практика меняет будущее сельского хозяйства.
Обзор: О Компании Morning Star
Компания Morning Star была основана в 1970 году Крисом Руфером как небольшое предприятие по перевозке томатов в Центральной долине Калифорнии. Сегодня она стала крупнейшим в мире переработчиком томатов с тремя работающими заводами. Компания Morning Star обеспечивает более 40% национального рынка нарезанными томатами и томатной пастой для производителей продуктов питания, предприятий розничной торговли и общественного питания. Компания добилась мирового признания в томатной отрасли благодаря инновационным изменениям в технологии производства, которые позволили повысить эффективность всего сектора.
Несмотря на значительное расширение компании, Morning Star сохранила свои основные ценности: производство высококачественной томатной продукции, обеспечение соответствия ожиданиям клиентов, а также экологическая безопасность. Ежегодный объем продаж продукции компании составляет более 800 млн. долл. Примечательно, что компания продолжает практику Криса Руфера по доставке томатов с полей на перерабатывающий завод, которой она неизменно придерживается уже более 50 лет.
В настоящее время Morning Star обслуживает фермеров от юга до севера Калифорнии и всей Центральной долины общей площадью около 112 тыс. акров.
Обычно сезон выращивания томатов в Калифорнии начинается примерно в середине марта, начиная с Бейкерсфилда, где высаживаются первые поля. Процесс начинается в Южной Калифорнии и постепенно продвигается на север, а некоторые поля в Северной Калифорнии высаживаются уже в апреле. Посадка происходит с обеих сторон, продвигаясь к середине и к Стоктону, где, как правило, находятся последние поля. Эта фаза длится до конца июня, а среднее время завершения работ — середина июня. Задача состоит в том, чтобы закончить все посадки до начала июля, так как посадка в июле считается слишком поздней.
Что касается уборки урожая, то поля, засеянные в марте, обычно убираются к июлю, т.е. период роста составляет примерно 3-4 месяца. Поля, засеянные в апреле, убираются в конце августа или в сентябре. Самый поздний сбор урожая приходится на конец октября. К ноябрю, как правило, не остается полей для уборки.
Проблемы: Избыточное Орошение, Дефицит Полезных Элементов, Недоступность Снимков
Некоторые из проблем, в данном конкретном случае, возникают, прежде всего, из-за чрезмерного использования воды при поливе. Особенно в жаркие дни фермеры склонны чрезмерно поливать свои культуры, хотя этого можно избежать, если потребности растений в воде в достаточной степени удовлетворяются за счет влажности почвы. Поддерживая оптимальное содержание воды в почве в зависимости от ее типа, можно обеспечить постоянное и достаточное водоснабжение, устранив необходимость излишнего полива в зависимости от погодных условий.
Для решения этой задачи и предназначена платформа и система Gradient. Благодаря использованию технологий точного земледелия, фермеры могут значительно улучшить свои методы полива, не полагаясь только на данные об эвапотранспирации или погоде.
Кроме того, еще одной серьезной проблемой стал дефицит питательных веществ, особенно в томатах. В связи с этим Gradient работает над созданием улучшенной программы питания для решения этого вопроса и обеспечения более здорового урожая.
Наконец, частота, качество и стоимость снимков полей были одной из областей, требующих улучшения, и эту задачу компания Morning Star поручила Gradient.
Хесус Сальседо, разработчик Gradient, начал работать в команде R&D в 2018 году, тестируя на полях различные технологические средства для улучшения методов орошения и выясняя, можно ли повысить урожайность и получить более качественные томаты, используя меньшее количество воды. К тому времени, когда Хесус присоединился к команде, они уже провели множество экспериментов с 2012 года, поэтому в большинстве случаев они точно знали, какие датчики работают, а какие нет.
Последний недостающий элемент технологии — полевая съемка — набрал популярность в 2018 году. В результате команда разработчиков Gradient начала изучать возможность получения изображений состояния посевов с помощью дронов и спутников, а затем объединять, обрабатывать и предоставлять их на платформе в качестве источника визуальной аналитики.
Было создано новое успешное решение под названием Gradient Crop Yield Solutions. Энтузиазм сельхозпроизводителей побудил команду расширить испытания в ответ на растущий спрос, что привело к созданию в 2019 году отдельной компании Gradient.
Чтобы удовлетворить растущий спрос, команда Gradient постоянно работает над улучшением инфраструктуры и расширением масштабов своей деятельности. Несмотря на многочисленные просьбы об открытии доступа к программе для дополнительных полей и сельхозпроизводителей, на этом этапе расширения они проявляют осторожность, стремясь сохранить качество услуг. Что касается аэрофотосъемки, то команда перешла от беспилотников к самолетам, поскольку поняла, что беспилотники не позволяют эффективно покрывать большие площади. Однако стоимость съемки с самолета в пересчете на акр и частота повторных посещений (8 снимков в год) оказались сдерживающими факторами, что побудило команду к поиску более экономичных вариантов при сохранении сопоставимого разрешения.
В 2022 году я провел сравнение трех технологий: беспилотников, самолетов и спутников и представил его сельхозпроизводителям на одной из наших конференций. Мы обнаружили, что все эти источники дают схожие изображения и выявляют одни и те же проблемные зоны. Однако, используя спутники, мы получали почти в три раза больше снимков за сезон, чем с самолетов и беспилотников, при меньших затратах. В сочетании с нашей платформой, имеющей данные с наземных датчиков, получается очень мощная платформа с “глазами в небе” и “глазами на земле”. Сельхозпроизводителям очень понравилось сочетание обеих технологий. Теперь они могут понять, как обстоят дела на их полях и как они развиваются день за днем, неделя за неделей. Поэтому теперь мы предоставляем им доступ как к EOSDA Crop Monitoring , так и к нашей платформе и планируем расширить ее, создав платформу “все в одном”, с помощью которой они смогут осуществлять мониторинг урожая, прополку, питание растений, автоматизацию полива и борьбу с вредителями.
Теперь задача Gradient — предоставить сельхозпроизводителям комплексную платформу, объединяющую различные технологии. В настоящее время в качестве услуги предлагается только мониторинг посевов на основе аналитики спутниковых изображений, но в стадии исследования и разработки находятся такие технологии, как лазерная прополка, питание посевов, мониторинг вредителей и автоматическое управление клапанами ирригации. Цель — предложить сельхозпроизводителям единую платформу, объединяющую различные технологии для оптимизации их деятельности. Первоначально основное внимание было уделено мониторингу ирригации на площади 6 200 акров. Успех команды привел к быстрому расширению ее деятельности: в 2020 г. это 12 000 акров, а в 2022 г. — 23 000 акров. В 2023 г. группа планирует увеличить площадь до 26 000 акров, а в последующие годы прогнозирует дальнейший рост до 35-40 000 акров.
EOSDA Crop Monitoring
Спутниковые снимки с высоким разрешением для аналитики полей – контролируйте здоровье посевов дистанционно!
Решения: Онлайн-Платформа, Спутниковые Данные, Скаутинг
В настоящее время команда Gradient работает с комплексной платформой, разработанной специально для мониторинга урожая. Основная задача платформы — оснащение фермеров различными датчиками для принятия решений по орошению, в том числе для измерения содержания воды, температуры воздуха, относительной влажности и стресса растений. В сочетании со спутниковыми снимками, эти данные позволяют оценить состояние полей в течение всего вегетационного периода. Спутниковые снимки служат средством проверки данных и оценки однородности полей.
Команда Gradient изучает собранные данные для оценки состояния поля, выявления признаков стресса и контроля уровня содержания воды. Сопоставляя данные, полученные с наземных датчиков, со значениями NDVI от EOSDA Crop Monitoring по всему полю, команда устанавливает корреляцию между аналогичными показаниями датчиков. Например, если датчики расположены в светло-зеленых или темно-зеленых зонах, то в любых других местах с аналогичными показаниями, скорее всего, будет наблюдаться аналогичный уровень стресса в посевах. Такой подход позволяет экстраполировать общее состояние поля на основе имеющихся данных.
Спутниковая съемка позволяет нам контролировать различные участки без необходимости присутствия в поле. И если мы обнаруживаем на поле какие-либо проблемы, мы можем послать технического специалиста или предупредить сельхозпроизводителя о возможных угрозах. Это избавляет нас от необходимости постоянно посещать поля для проверок, в которых, возможно, нет необходимости.
Сельхозпроизводители имеют удобный доступ к системе EOSDA Crop Monitoring, где они могут ежедневно просматривать подробные данные о состоянии своих полей. Кроме того, компания Gradient предоставляет полный обзор состояния полей через информацию, представленную на ее платформе. Для облегчения анализа спутниковых данных компания предлагает кликабельную ссылку, которая направляет сельхозпроизводителей на сайт EOSDA Crop Monitoring, открывающийся в отдельной вкладке браузера. Это позволяет фермерам изучать данные снимков, относящихся к их полям, если они того пожелают.
Удаленный анализ состояния полей с помощью спутниковых снимков позволяет сельхозпроизводителям получить важные сведения. Однако компания Gradient идет еще дальше, предлагая более индивидуальный подход.
В компании работают полевые технические специалисты, которые отвечают за мониторинг и наблюдение за состоянием полей своих производителей. Эти специалисты направляются в поля для оценки состояния растений и проведения дополнительного анализа на участках, где наблюдается высокий уровень стресса. По завершении оценки они оперативно информируют сельхозпроизводителя обо всех обнаруженных фактах и предлагают необходимую помощь для разрешения ситуации.
Как правило, команда разработчиков платформы напрямую общается и сотрудничает либо с самими производителями, либо с менеджерами, отвечающими за контроль над фермами или ранчо. Они устанавливают контакты и проводят обучение с соответствующими лицами, чтобы обеспечить эффективное взаимодействие. Стандартной практикой являются ежемесячные встречи с фермерами, а также дополнительные встречи по их просьбе.
Даже если производители не сталкиваются с какими-либо конкретными проблемами и не обращаются к нам, мы заранее планируем встречи каждые две-три недели для анализа данных, обсуждения хода работ на полях и решения любых проблем. Наша приверженность исключительному обслуживанию клиентов является предметом нашей гордости, поскольку мы стремимся участвовать во всем процессе выращивания, активно поддерживая производителей.
Кроме того, компания Gradient расширяет спектр своих услуг, помогая начинающим фермерам, у которых может не хватить опыта в выращивании томатов. Используя собственную платформу, компания предоставляет рекомендации, позволяющие фермерам получить полное представление о выращивании данной культуры. Примечательно, что компания Gradient добилась значительных успехов в сотрудничестве с начинающими фермерами. Например, один из их таких, начинавший заниматься выращиванием томатов в 2022 году, использовал платформу Gradient вместе со снимками EOSDA Crop Monitoring и в конце сезона добился впечатляющего урожая — около 65 тонн с акра. Один из аспектов, который привлек его внимание, — это ценность платформы в период, когда он получил травму, из-за которой не мог физически присутствовать на полях в течение полутора месяцев. В этот период он полагался исключительно на платформу Gradient и изображения EOSDA Crop Monitoring, которые позволяли ему получать точную информацию о состоянии поля и подтверждали правильность применяемых им методов. Увидев положительные результаты по окончании сбора урожая, он выразил глубокое удовлетворение, объяснив свой успех незаменимым вкладом платформы.
Результаты: Синергия Дистанционных И Наземных Датчиков, Индивидуальные Решения На Основе AI, Увеличение Площади Посевов
Совместное использование EOSDA Crop Monitoring и Gradient Crop Yield Solutions помогло Gradient сэкономить фермерам 10-15% затрат на орошение по сравнению со стандартными методами полива.
Сальседо также отметил, что оценка типов почв и их водоудерживающей способности с помощью мультиспектральных снимков имеет перспективы для улучшения. Обычно спутниковые снимки предоставляют данные о поверхностном отражении и влажности почвы, но для проведения наиболее точного анализа их необходимо дополнить точными измерениями архитектуры местных почв.
Открытые источники данных, предоставляющие информацию о типах почв, могут содержать неточные классификации типов почв, которые, как показывает опыт компании Gradient, могут неточно отражать их текущий состав. Почвы могут изменяться с течением времени, и их характеристики могут варьироваться, в том числе и по глубине. Например, общедоступные почвенные карты, указывая содержание глины, могут не учитывать смеси глины и суглинка, влияющие на водоудерживающую способность, что может привести к ошибкам при поливе.
Учитывая, что при наземном сборе данных Gradient обычно фиксирует поведение растений в периоды пикового стресса, например, в самое жаркое время суток, сочетание этой информации с глубоким моделированием содержания почвы и спутниковыми снимками, имеющими специфические для сельского хозяйства диапазоны длин волн, оказывается весьма ценным. Такой подход позволяет оценить фотосинтетическую активность, выявить стрессовые зоны и соотнести их с конкретными показателями урожайности, что дает возможность достоверно прогнозировать будущий урожай.
В результате Gradient стремится разработать решение, которое позволит легко интегрировать наземные и спутниковые данные и предоставлять сельхозпроизводителям практические выводы. Достичь этих целей можно несколькими способами: в ближайшем будущем — с помощью EOSDA Crop Monitoring, а в долгосрочных планах — с помощью индивидуальных AI-решений.
EOSDA является незаменимым ресурсом для опытных почвоведов, обладающих собственными наработками в области цифровых моделей рельефа и методов верификации почвенных карт .
Одним из путей дальнейшего совершенствования собственной платформы Gradient называет визуализацию расположения наземных датчиков и соответствующих данных. Кроме того, они выразили энтузиазм по поводу возможностей недавно запущенных спутников, специально предназначенных для решения сельскохозяйственных задач. Ожидается, что эти современные спутники будут предлагать усовершенствованные алгоритмы и аналитику. Несмотря на отсутствие планов прямой интеграции API в свою платформу, Сальседо проявил интерес к будущим возможностям. Однако в настоящее время партнерство с EOSDA предполагает расширение деятельности и охват как можно большего количества гектаров.
Команда Gradient отмечает положительные отзывы фермеров об использовании спутниковых снимков и проводит тщательное обучение для обеспечения эффективного использования платформы. Пользователи высоко оценивают возможность доступа к информативным графикам, отслеживания кривых вегетации растений на основе среднего значения NDVI, анализа процентного соотношения площадей, оценки зонирования полей, а также использования других продвинутых функций. Последние включают в себя Рейтинг полей и опции расширенных индексов, предлагающие гибкость в оценке усредненных значений индексов как по конкретным количествам гектаров на поле, так и в процентных соотношениях, что обеспечивает всесторонний обзор состояния поля.
Компания Gradient намерена продолжать сотрудничество и прогнозирует значительный рост, а в долгосрочной перспективе — расширение до сотен тысяч акров. Компания рассчитывает, что ее партнерство с EOSDA Crop Monitoring также будет развиваться параллельно с расширением деятельности.
Об авторе:
Сейчас Каролина получает степень бакалавра наук в Университете штата Пенсильвания. Ей удается в доступной форме донести до читателя научную ценность точных и устойчивых решений EOSDA. Каролина является сторонницей личностного развития, стремясь представлять и поддерживать украинских женщин в мировом STEM-сообществе. Она является членом AWIS, WIT и других организаций.
Последние cтатьи
Антракноз: Как Выявить И Контролировать Заболевание
Антракноз быстро распространяется и может уничтожить многие сельскохозяйственные культуры. Узнайте о методах раннего выявления и вариантах лечения для защиты посевов.
Выращивание Табака От А До Я: Посев, Уход, Сбор И Сушка
Выращивание табака сопряжено со сложностями из-за высоких требований культуры к климату, почве и питанию. Однако современные технологии точного земледелия помогают справляться с этими вызовами.
Калийные Удобрения: Как И Когда Вносить
Калийные удобрения укрепляют растения, помогая им процветать. Узнайте, как использовать калий для поддержания продуктивности полей на высшем уровне.