Супутниковий Моніторинг В Gradient Від Morning Star
Вирощування томатів у Каліфорнії пов’язане з низкою сільськогосподарських проблем попри сприятливий клімат. Дефіцит води суттєво впливає на вирощування томатів у цьому регіоні, а непослідовне управління зрошенням призводить до втрати врожаю та погіршення здоров’я рослин. Деградація ґрунтів, спричинена інтенсивністю сільськогосподарської діяльності, також створює проблеми для успішного виробництва томатів. Тим часом в усьому світі зміни клімату призводять до непередбачуваних погодних умов, зокрема спеки, злив та лісових пожеж, через що важко підтримувати оптимальні умови вирощування томатів .
Виробники часто покладаються на прогнози погоди та зразки ґрунту для прийняття управлінських рішень та подолання викликів. Однак останніми роками ми стали свідками розвитку сучасних технологій, зокрема аналізу багатоспектральних супутникових знімків. Одним із помітних лідерів галузі, який прийняв цей еволюційний шлях, є компанія The Morning Star – найбільший переробник томатів у світі. У цьому тематичному дослідженні ми розглянемо як компанія використовує EOSDA Crop Monitoring і як ці нововведення впливають на майбутнє сільського господарства.
Огляд: Про Компанію Morning Star
Компанія Morning Star була заснована в 1970 році Крісом Руфером як невеликий бізнес з перевезення томатів у Центральній Долині, Каліфорнія. На сьогодні компанія стала найбільшим у світі переробником томатів, маючи три заводи, що спеціалізуються виключно на томатах. Компанія Morning Star постачає понад 40% національного ринку нарізаних кубиками томатів і томатної пасти для виробників харчових продуктів, роздрібної торгівлі та закладів громадського харчування, досягнувши світового визнання в цій галузі завдяки інноваційним змінам у технології виробництва, які підвищили ефективність у всьому секторі.
Попри значне розширення компанії, The Morning Star Company зберегла свої основні цінності: виробництво високоякісних томатних продуктів, відповідність очікуванням клієнтів та екологічно свідома діяльність. Щорічний обсяг продажів продукції The Morning Star Company становить понад 800 мільйонів доларів США. Важливо, що компанія продовжує дотримуватися принципів Кріса Руфера щодо перевезення томатів з полів до переробного заводу і послідовно дотримується цієї практики вже понад 50 років.
Наразі компанія Morning Star обслуговує фермерів з півдня та півночі Каліфорнії та всієї Центральної Долини на загальній площі близько 112 000 акрів.
Зазвичай період зростання томатів у Каліфорнії починається приблизно в середині березня, починаючи з Бейкерсфілда, де висаджуються перші поля. Процес починається в Південній Каліфорнії й поступово просувається на північ, причому на деяких полях в Північній Каліфорнії посадки здійснюються до квітня. Посадка відбувається по обидва боки, рухаючись до центральної частини та Стоктона, де розташовані останні поля. Ця фаза триває до середини або кінця червня. В липні посадки проводяться рідко, оскільки вважається, що вже занадто пізно. Мета полягає в тому, щоб завершити всі посадки до початку липня.
Що стосується збору врожаю, то поля, засіяні в березні, зазвичай збирають до липня, тобто період зростання становить приблизно 3-4 місяці. Поля, засіяні у квітні, збирають наприкінці серпня або у вересні. Останні врожаї збирають наприкінці жовтня. З початком листопада, як правило, не залишається полів для збирання врожаю.
Виклики: Надмірне Зрошення, Дефіцит Поживних Речовин, Доступність Знімків
Деякі проблеми в цьому конкретному випадку виникають насамперед через надмірне зрошення. Виробники мають тенденцію надмірно поливати свої культури, особливо у спекотні дні, не заощаджуючи воду та не беручи до уваги той факт, що потреби рослин можна адекватно задовольнити вмістом вологи в ґрунті. Підтримуючи оптимальний об’ємний вміст води в ґрунті, залежно від його типу, можна забезпечити достатнє та регулярне водопостачання виключно завдяки інформації про погодні умови без надмірного поливу.
Платформа і система Gradient допомагає подолати такі виклики. Завдяки використанню точних агротехнологій, виробники можуть значно покращити методи зрошення, не покладаючись лише на дані про випаровування або погоду.
Дефіцит поживних речовин, особливо у томатів, став ще однією серйозною проблемою. Тому компанія Gradient розробляє розширену програму підживлення, щоб розв’язати цю проблему для фермерів. Ця робота є важливим кроком на шляху подолання цього виклику та забезпечення більш здорового врожаю.
Частота, якість і вартість польових знімків були однією зі сфер для вдосконалення, яку компанія The Morning Star спеціально доручила дослідити Gradient.
Хесус Сальседо, розробник в компанії Gradient, почав працювати в команді R&D у 2018 році, випробовуючи різні технологічні засоби на полях, щоб покращити практику зрошення та з’ясувати, чи можливо підвищити врожайність та отримати якісніші томати, скоротивши споживання води. На той час, коли Хесус приєднався до команди, численні експерименти проводилися з 2012 року, тож у більшості випадків вони точно знали, які датчики працюють, а які ні.
Польова зйомка – остання технологія, якої не вистачало, набула популярності у 2018 році. В результаті R&D команда Gradient почала вивчати можливість отримання зображень стану посівів за допомогою дронів та супутників, а потім об’єднання, обробки та надання їх на платформі як джерела візуальної аналітики.
Новостворена платформа Gradient Crop Yield Solutions мала значний успіх. Ентузіазм фермерів спонукав команду розширити випробування у відповідь на зростання попиту, що призвело до заснування Gradient як окремої компанії у 2019 році.
Щоб задовольнити зростаючий попит, команда Gradient постійно працює над удосконаленням своєї інфраструктури та розширенням діяльності. Попри численні запити щодо відкриття програми для додаткових полів та виробників, вони піклуються про те, щоб зберегти високий рівень якості послуг під час цього етапу розширення. Що стосується аерофотозйомки, команда перейшла від дронів до літаків, оскільки зрозуміла, що дрони не можуть ефективно покривати великі площі. Однак вартість зйомки з літака в перерахунку на акр і частота повторних відвідувань (8 знімків на рік) виявилися стримувальними факторами, що спонукало команду шукати варіанти, які дозволяють заощадити за умови збереження порівнянної роздільної здатності.
У 2022 році я порівняв три технології: дрони, літаки й супутники та представив їх фермерам на одній з наших конференцій. Ми виявили, що всі ці джерела здатні надавати схожі зображення та виявляти однакові проблемні зони. Однак за допомогою супутників ми отримували майже втричі більше зображень за сезон, ніж за допомогою літаків і дронів, за нижчу вартість. У поєднанні з нашою платформою, яка має дані наземних датчиків, ви отримуєте дуже потужний інструмент з “очима в небі” та “очима на землі”. Фермерам дуже сподобалося поєднання цих технологій. Тепер вони можуть зрозуміти, як розвиваються їхні поля, і як це відбувається день за днем, тиждень за тижнем. Тож зараз ми надаємо їм доступ як до EOSDA Crop Monitoring, так і до нашої платформи та плануємо розширятися, створюючи платформу “все в одному”, де вони зможуть здійснювати моніторинг посівів, прополювання, підживлення культур, автоматизацію зрошення та боротьбу зі шкідниками.
Зараз місія Gradient полягає в тому, щоб надати виробникам комплексну платформу, яка об’єднує в собі різні технології. Наразі як послуга пропонується лише моніторинг посівів на основі аналізу супутникових знімків, але в той самий час досліджуються та розробляються можливості лазерного прополювання, підживлення культур, моніторингу шкідників та автоматизованого управління клапанами зрошення. Мета полягає в тому, щоб запропонувати виробникам універсальну платформу, яка об’єднує різні технології для оптимізації їхньої діяльності. Спочатку увага в основному була зосереджена на моніторингу зрошення, починаючи з площі в 6 200 акрів. Успіх команди призвів до швидкого розширення, досягнувши 12 000 акрів у 2020 році та подальшого зростання до 23 000 акрів у 2022 році. У 2023 році команда планує розширити свою діяльність приблизно до 26 000 акрів і прогнозує подальше зростання до 35 000-40 000 акрів у наступні роки.
EOSDA Crop Monitoring
Супутникові знімки з високою роздільною здатністю для аналітики полів – контролюйте здоров'я посівів дистанційно!
Рішення: Онлайн-Платформа, Супутникові Дані, Скаутинг
Команда Gradient наразі працює з комплексною платформою, розробленою спеціально для моніторингу сільськогосподарських культур. Основне завдання платформи – забезпечення фермерів різними датчиками для управління зрошенням, зокрема для вимірювання вмісту води, температури повітря, відносної вологості та стресу рослин. У поєднанні з супутниковими знімками ці дані дозволяють оцінити стан полів протягом усього вегетаційного періоду. Супутникові знімки є засобом перевірки даних та оцінки однорідності полів.
Команда Gradient вивчає зібрані дані для оцінки стану поля, виявлення ознак стресу та контролю рівня вмісту води. Поєднавши дані, отримані з наземних датчиків, зі значеннями NDVI по всьому полю, команда встановлює кореляцію між подібними показаннями датчиків. Наприклад, якщо датчики розміщені на світло-зелених або темно-зелених ділянках, будь-які інші місця з подібними показниками, ймовірно, матимуть схожий рівень стресу для посівів. Такий підхід дозволяє екстраполювати загальний стан поля на основі наявних даних.
Супутникові знімки дозволяють нам контролювати різні ділянки без необхідності бути присутніми на полі. Якщо ми помічаємо якісь проблеми чи занепокоєння на полі, ми можемо відправити технічного спеціаліста або попередити виробника про потенційні проблеми. Це позбавляє нас необхідності зайвий раз перевіряти поля.
Аграрії мають зручний доступ до EOSDA Crop Monitoring, де вони можуть щоденно переглядати детальну інформацію про свої поля. Крім того, Gradient надає всебічний огляд стану полів за допомогою інформації, представленої на їхній платформі. Щоб полегшити аналіз супутникових даних, вони надають посилання, що відкривається в окремій вкладці браузера та перенаправляє фермерів до EOSDA Crop Monitoring. Це дозволяє фермерам вивчати дані знімків, якщо вони мають таке бажання.
Віддалений аналіз стану полів за допомогою супутникових знімків надає фермерам важливу інформацію. Однак Gradient йде ще дал та пропонує більш персоналізований підхід.
У компанії працюють польові технічні фахівці, які відповідають за моніторинг і спостереження за станом полів своїх виробників. Ці фахівці направляються в поля для оцінки стану рослин і проведення додаткового аналізу на ділянках, де спостерігається високий рівень стресу. По завершенні оцінки вони оперативно інформують сільгоспвиробника про всі виявлені факти та пропонують необхідну допомогу для вирішення ситуації.
Зазвичай команда платформи безпосередньо спілкується та співпрацює або з самими виробниками, або з менеджерами, які наглядають за фермерськими господарствами чи ранчо. Вони встановлюють контакт і проводять навчання з відповідними особами для забезпечення ефективної комунікації. Щомісячні зустрічі з виробниками є стандартною практикою, також додаткові зустрічі проводяться за їхніми запитами.
Навіть якщо виробники не стикаються з будь-якими конкретними проблемами та не звертаються до нас, ми заздалегідь плануємо зустрічі кожні два-три тижні для аналізу даних, обговорення перебігу робіт на полях і розв’язання будь-яких проблем. Наша прихильність винятковому обслуговуванню клієнтів є предметом нашої гордості, оскільки ми прагнемо брати участь у всьому процесі вирощування, активно підтримуючи виробників.
Gradient також розширює перелік своїх послуг, щоб допомогти новим виробникам, яким може бракувати досвіду у вирощуванні томатів. Через власну платформу вони надають рекомендації та інформацію, що дозволяє виробникам розвинути глибоке розуміння процесу вирощування томатів. Слід зазначити, що Gradient досяг значного успіху у співпраці з фермерами-початківцями. Наприклад, один із фермерів, який у 2022 році був новачком у галузі, користувався платформою Gradient та знімками EOSDA Crop Monitoring і досяг виняткової врожайності – близько 65 тонн з акра наприкінці сезону. Для фермерів-початківців це дивовижний результат. Платформа стала для нього особливо цінною в той в період, коли він отримав травму, через яку він приблизно півтора місяця не міг фізично бути присутнім на полях. Протягом цього часу він покладався виключно на платформу Gradient та знімки моніторингу посівів EOSDA, які надавали йому точну інформацію про стан полів та підтверджували, що він застосовує правильні методи. Він був глибоко задоволений позитивними результатами наприкінці збору врожаю, приписуючи свій успіх незамінному внеску платформи.
Результати: Синергія Дистанційних Та Наземних Датчиків, Спеціальний ШІ, Збільшення Посівних Площ
Комбіноване використання рішень EOSDA Crop Monitoring та Gradient Crop Yield Solutions допомогло Gradient заощадити фермерам 10-15% витрат на зрошення порівняно зі стандартними практиками зрошення.
Сальседо також зазначив, що оцінка типів ґрунтів та їхньої здатності утримувати воду за допомогою багатоспектральних знімків потребує вдосконалення. Зазвичай супутникові знімки надають дані про поверхневе відображення та вологість ґрунту, але для проведення найбільш точного аналізу їх необхідно доповнити точними вимірюваннями архітектури місцевих ґрунтів.
Відкриті джерела даних, що надають інформацію про типи ґрунтів, можуть містити неточну класифікацію, яка, згідно з досвідом Gradient, може не точно відображати поточний склад ґрунтів. Ґрунти можуть змінюватися з плином часу, і їхні характеристики можуть варіюватися, зокрема й за глибиною. Наприклад, загальнодоступні ґрунтові карти, вказуючи вміст глини, можуть не враховувати суміші глини та суглинку, від яких залежить здатність утримувати воду, що може призвести до помилок у зрошенні.
Враховуючи, що збір наземних даних Gradient зазвичай фіксує поведінку рослин під час пікових періодів стресу, наприклад, у найспекотніший час доби, поєднання цієї інформації з глибоким моделюванням вмісту ґрунту та супутниковими знімками, що містять специфічні для сільського господарства діапазони довжин хвиль, виявляється надзвичайно цінним. Такий підхід дозволяє оцінити активність фотосинтезу, виявити зони стресу та співвіднести їх з конкретними результатами врожайності, що дозволяє зробити надійні прогнози щодо майбутніх врожаїв.
В результаті Gradient прагне розробити рішення, яке дозволить без перешкод інтегрувати наземні та супутникові дані та надасть фермерам практичні поради. Таких цілей можна досягти кількома способами: найближчим часом – за допомогою індивідуальних налаштувань EOSDA Crop Monitoring, а в довгострокових планах – за допомогою індивідуальних ШІ-рішень.
EOSDA є незамінним ресурсом для досвідчених ґрунтознавців, які володіють власними результатами досліджень цифрових моделей рельєфу та методами верифікації карт прогнозування ґрунтів .
Одним зі шляхів подальшого вдосконалення власної платформи Gradient є візуалізація розташування наземних датчиків та відповідних даних. Крім того, вони із зацікавленістю ставляться до потенціалу нещодавно запущених супутників, які спеціально розроблені для сільськогосподарського застосування. Очікується, що ці вдосконалені супутники запропонують вдосконалені алгоритми та дані. Попри відсутність планів прямої інтеграції API у свою платформу, Сальседо висловив інтерес до майбутніх можливостей. Однак наразі партнерство з EOSDA передбачає розширення діяльності та охоплення якомога більшої кількості гектарів.
Команда Gradient відзначає позитивні відгуки фермерів щодо використання супутникових знімків і проводить ретельне навчання для забезпечення ефективного використання платформи. Користувачі високо оцінюють можливість доступу до інформативних графіків, відстеження кривих вегетації рослин на основі середнього NDVI, аналізу відсоткового співвідношення площ, оцінки зонування полів, а також використання інших просунутих функцій. Останні охоплюють Рейтинг полів та опції розширених індексів, які пропонують гнучкість в оцінці усереднених значень індексів як за конкретними кількостями гектарів у полі, так і у відсоткових співвідношеннях, що забезпечує всебічний огляд стану поля.
Компанія Gradient має намір продовжувати співпрацю і прогнозує значне зростання, а в довгостроковій перспективі – розширення до сотень тисяч акрів. Компанія розраховує, що її партнерство з EOSDA Crop Monitoring також розвиватиметься паралельно з розширенням діяльності.
Про автора:
Наразі Кароліна здобуває ступінь бакалаврині в Університеті штату Пенсильванія. Вона досконало володіє мистецтвом донесення наукової цінності точних та сталих рішень EOSDA у легкій для сприйняття формі. Кароліна є відданою прихильницею розширення особистих можливостей і представляє та підтримує українських жінок у світовій STEM-спільноті. Вона також є членкинею AWIS, WIT та інших організацій.
Oстанні статті
Вирощування Тютюну: Від Посадки До Збирання І Сушіння
Промислове вирощування тютюну непросте, адже культура вибаглива до клімату, ґрунту і поживних речовин. Але сучасні ресурси, практики й інструменти точного землеробства полегшують цей процес.
Антракноз: Як Розпізнати І Лікувати Захворювання
Антракноз швидко поширюється і може пошкодити посіви багатьох товарних культур. Дізнайтеся про способи раннього виявлення і лікування, щоб захистити ваші культури від цієї грибкової загрози.
Сергій Клімов Виміряв Зневоднення Ґрунту На Херсонщині
Сергій Клімов і його колега за допомогою EOSDA Crop Monitoring підрахували, скільки води Каховське водосховище постачало південним Херсонським полям за рік до його руйнування у 2023 році.