Дрони Та Супутники В Агротехнології: Чи Можлива Дружба?

Світовий ринок сільськогосподарських дронів зростає на 22% щороку. І це очікувано, враховуючи, що лише у США фермери розраховують на рентабельність інвестицій у дрони від $2 до $12 за акр. Водночас існує 5,5-мільярдний ринок супутникових технологій, що забезпечують аграрний бізнес історичними даними та прогнозами щодо індексів вегетації полів.

​Супутники та дрони мають одну і ту ж мету – допомогти фермерам. Різниця тільки в тому, що вони можуть запропонувати агробізнесу. Тому безліч компаній розглядають можливість використання переваг обох технологій, аби щорічно підвищувати врожайність своїх полів.

У цій статті EOS Data Analytics, глобальний постачальник аналітики супутникових зображень на основі штучного інтелекту, поділиться трьома історіями своїх клієнтів і партнерів, які мають досвід використання дронів та супутників для аналізу їхніх полів.

Приклад 1: Перехід Від Дронів До Супутників

Один із наших клієнтів у США, місцевий лідер у галузі трав’яного покриття, почав використовувати дрони у 2016 році, маючи близько 10 000 акрів, які потрібно було відстежувати. Він хотів оцінити стан рослинного покриву та NDVI (Нормалізований Диференційний Вегетаційний Індекс) його земель.

Через кілька років було додано ще дві локації у різних штатах. Використання дронів ставало все більш трудомістким, оскільки компанії потрібно було транспортувати їх та операторів з одного місця в інше. Зрештою вони могли дозволити собі лише три звіти дронів за вегетаційний період.

Після того, як компанія перейшла на супутникову зйомку та дистанційне зондування, вона отримали можливість робити звіти щомісяця, і тепер потрібно лише 1,5 години, щоб проаналізувати стан однієї ферми, і три дні, щоб отримати звіт про всю свою діяльність.

Якби компанія продовжувала використовувати дрони, для отримання такого результату їй довелося б мати двох штатних інженерів для керування дронами та постійної обробки зображень.

Приклад 2: Коли І Супутники, І Дрони Допомагають Аналізувати Стан Ділянки

Aero665, аргентинська компанія з обслуговування дронів, розповіла, як вона використовує EOSDA Crop Monitoring, супутникову онлайн-платформу точного землеробства для моніторингу полів, поряд зі своїми дронами для збору більшої кількості даних про ділянки.

Щоб проілюструвати свою роботу, компанія Aero665 презентувала аналіз ділянки площею приблизно 18 гектарів на полі, розташованому у місті Лас-Флорес, провінція Буенос-Айрес, Аргентина. Ділянка була засіяна пшеницею 7 липня 2022 року. Після кількох місяців засухи посіви постраждали від зливи (160 мм опадів), що тривала два дні.

Команда вирішила з’ясувати стан здоров’я рослин після таких опадів.

За допомогою EOSDA Crop Monitoring користувачі можуть дізнатися індекси вегетації на базі рівня хлорофілу та наявності азоту в культурі. Почнемо з короткого огляду ділянки через платформу.

Щоб побачити поточну динаміку розвитку посівів, проаналізуємо вегетаційні індекси ділянки.

Вище наведено знімки екрана індексів NDVI та MSAVI (Модифікований Ґрунтовий Вегетаційний Індекс) для ділянки.

Індекс NDVI найбільше допомагає у період найактивнішого росту рослин, тобто в середині сезону. Наведені зображення зроблені на початку сезону вирощування сільськогосподарських культур, коли ґрунт ще може лишатися оголеним або у рослинах низький вміст хлорофілу. Через це індекс MSAVI також корисний тут, оскільки він згладжує вплив ґрунту та надає точніші результати, ніж базовий NDVI.

Щоб чіткіше побачити неоднорідність ділянки, її необхідно зонувати за середніми значеннями NDVI.

Ці дані роблять очевидним, що більшість площі ділянки має недостатню рослинність. Якщо зіставити це зображення із картою висот, можна припустити повінь.

Однак це не доводить, що затоплені території є найнижчими на ділянці.

Для отримання додаткової інформації необхідно зібрати дані з землі. Фотографії високої роздільної здатності, які роблять дрони, можуть допомогти фермерам побачити, скільки їхніх ділянок затоплено або вкрито бур’янами. Такі зображення також дозволяють користувачам ідентифікувати ураження та хвороби, рахувати рослини тощо.

Компанія Aero665 використовувала один зі своїх дронів, щоб зняти ділянку 1 серпня. Політ тривав близько 20 хвилин, що небагато, але обробка даних для отримання представлених нижче зображень зазвичай займає значно більше часу.

Це фото показує, що причиною появи на супутниковому зображенні ділянок із низькою вегетацією є затоплення: рослини просто не видно із супутника, оскільки вони знаходяться під водою.

Окрім того, дрон зробив близько 600 фотографій ділянки у високій роздільній здатності. Вони можуть допомогти оцінити кількість часу, що мине, перш ніж вода зійде, і стан різних частин посівів, які постраждали від води.

Через кілька днів можна отримати нове зображення з EOSDA Crop Monitoring.

Зараз, коли вода майже зійшла, стан ділянки значно кращий, і стає видно, як підтоплення впливає на вегетацію культури.

Приклад 3: Використання Супутників Для… Дронів

Ми також поспілкувалися з партнером нашого клієнта, компанією, що надає послуги дронів у Чилі, щоб дізнатися про її технічні проблеми.

Компанія використовує дрони DJI Phantom 4, щоб зробити зображення ділянок, а потім провести аналіз, подібний до того, який пропонує EOSDA Crop Monitoring.

На відміну від простіших дронів, DJI Phantom 4 використовує новітні підходи для підвищення точності позиціювання. Для цього він збирає дані із супутників, і наразі доступні дві технології, які використовують цю техніку: RTK (кінематика у реальному часі) та PPK (кінематика постобробки).

Обидва підходи мають певні переваги та недоліки щодо точності зібраних даних. Вибір того, що відповідає вимогам клієнта, є першочерговим завданням у наданні послуг дронів для кінцевих користувачів.

Також дрони мають камери з мультиспектральною матрицею. Вона дозволяє розраховувати на ділянці індекси NDVI, SAVI, TSAVI, NSII та LAI, що робить аналітичний потенціал технології майже ідентичним до того, який надають супутники.

Однак, щоб консолідувати дані, зібрані з дронів, і отримати з них корисну інформацію, компанія звертається до сторонніх програмних рішень, зокрема DroneDeploy, Pix4Dmapper, RedToolBox, Autodesk Civil 3D та інших. Для цього потрібні не лише досвід і час, але й достатні обчислювальні можливості.

У випадку цієї компанії дрони можуть робити зображення за будь-якої погоди та з набагато вищою роздільною здатністю, ніж можуть нинішні супутники. Однак така технологічна перевага пов’язана з вищою ціною зусиль, необхідних для запуску дрона, проведення зйомки та аналізу зібраних даних.

Дрони І Супутники: Чи Справді Потрібно Обирати?

Дрони роблять знімки ділянки з високою роздільною здатністю значно швидше, ніж група скаутів.

Але обираючи дрони, сільськогосподарські підприємства також мусять знайти фахівця, який обслуговуватиме їх та добуватиме корисну інформацію з отриманих знімків. Скажімо, у випадку з місцевими фермерами в Аргентині це може виявитися серйозною перешкодою.

Фермери часто приймають рішення, керуючись серцем, а не статистикою. Тож коли вони бачать, що ми пропонуємо на виставках, звертаються до нас не з потреби, а з цікавості. Фермери досі вважають, що дрони – це майбутнє, а не сьогодення.

Рікардо Каркова

Засновник Aero665

Такі інструменти, як EOSDA Crop Monitoring, не вимагають технічного досвіду для використання та потребують менше зусиль для освоєння новими користувачами.

Знову ж таки, попри різницю у сутності та завданнях, які вирішують супутникові інструменти та зображення з дронів, їх не слід порівнювати одне з одним як рішення-конкуренти.

EOSDA Crop Monitoring за допомогою погляду із космосу забезпечує швидкий загальний огляд будь-яких ділянок та історичних даних про них. І коли платформа вказує на проблему на певній ділянці, користувач може призначити завдання людям на землі для більш ретельного дослідження за допомогою дронів.

Ось як прогресивні сільськогосподарські підприємства можуть зробити вибір на користь переваг обох світів.