Сорняки по карте
Агроном отвечает за 600 гектаров яровой пшеницы – той, что сеют весной. Борьба с сорняками – одна из древнейших на планете: люди ведут ее с тех самых пор, как посадили в землю первое зерно. Существует несколько сотен видов сорняков, и вывести их до конца не удалось никому.
После дождливой недели на поле пошли «карманы» сорняков: небольшие островки колючего осота и щирицы, которая за лето достигает высоты человеческого роста. Если опоздать с обработкой поля хотя бы на неделю, сорняки окрепнут и справиться с ними будет значительно сложнее.
Бригада запустила мультикоптер с обычной камерой невысоко над полем – в полдень, когда тени короткие и сорняки хорошо видны на фоне пшеницы. Из снимков собрали ортомозаику, выделили контуры очагов заражения и подготовили карту-рецепт – файл с указанием, где и сколько препарата против сорняков нужно внести. Карту загрузили в бортовой компьютер опрыскивателя.
Техника прошла только по очагам, которые занимали около 15% площади поля. Остальные 85% территории не обрабатывали: ведь там нет сорняков. Расход препарата сократился примерно в шесть раз, а трактору не пришлось ездить по полям, расходуя топливо и уплотняя почву под своей тяжестью. Через два дня контрольный облет подтвердил: сорняки отступили.
Аппарат подобрали. Теперь вопрос – каким маршрутом его отправить?
Как БПЛА летают над полем
Сетка – «газонокосилка» для съемки
Самый частый режим – полет «сеткой»: ровными полосами вперед-назад, без набора высоты, как газонокосилка по лужайке. Камера снимает с запасом: каждый кадр захватывает 80% предыдущего, а от соседней полосы – еще 70%. Кажется, что это чрезмерно много, но именно такое перекрытие позволяет программе «сшить» снимки в ровную ортомозаику, у которой не будет пропусков и искажений.
«Сетка» подходит для решения большинства задач – с ее помощью считают всходы, ищут сорняки, оценивают качество посевов и сравнивают, как поле выглядело неделю назад и сейчас.
Наклонная съемка – «заглянуть сбоку»
В садах и виноградниках вид строго сверху не всегда полезен – кроны деревьев закрывают стволы и нижние ветки. Чтобы справиться с этой проблемой, камеру наклоняют под углом, а иногда делают еще один пролет в другом направлении. Тогда становятся видны боковые поверхности крон, нижние части стволов и проволочные опоры, по которым вьется виноградная лоза.
После града или сильного ветра наклонная съемка помогает быстро оценить повреждения: какие ряды пострадали, где нужна обрезать, а где посадить новые деревья.
Лента – «вдоль дороги»
Когда нужно проверить не поле целиком, а протяженный объект – канал, дамбу, кромку поля, линию полива, тогда БПЛА летит вдоль этого объекта. Получается длинная непрерывная «лента» наблюдения. Чтобы ветер не испортил результат, закладывают запас съемки по ширине.
Полет для внесения – «обработка с воздуха»
БПЛА-носители грузов летают иначе. Если нужно распылить жидкие удобрения, то на высоте 2–4 м над верхушками растений, чтобы капли долетели до листьев и их не снесло ветром. Если гранулы и семена – еще выше, от 5 до 10 м. Перед стартом пилот измеряет, сколько жидкости БПЛА расходует за минуту, и подбирает скорость так, чтобы на каждый гектар приходилась нужная дозировка вещества.
Точные координаты: зачем БПЛА знать свое место
Чтобы карта, собранная из снимков, точно соответствовала реальному полю, БПЛА должен знать свое положение в пространстве с высокой точностью. Если координаты на карте неточные и есть отклонения хотя бы на метр, то опрыскиватель не сможет правильно обработать участок.
Три инструмента, которые позволяют контролировать работу:
RTK (Real-Time Kinematic, «кинематика реального времени») – БПЛА получает поправки к спутниковому сигналу во время полета. Точность возрастает до нескольких сантиметров. Представьте, что GPS (спутниковая навигация) в вашем телефоне показывает, что вы стоите «примерно здесь», а RTK уточняет: «Вот конкретно на этом камне».
PPK (Post-Processed Kinematic, «кинематика с постобработкой») работает похожим образом, но поправки рассчитывают уже после полета, когда БПЛА сел и данные с его приемника загрузили в компьютер. Это удобно, когда в поле нестабильная связь с аппаратом.
GCP (Ground Control Points, «наземные контрольные точки») – яркие метки, разложенные на поле. У каждой метки заранее измерены точные координаты. По ним проверяют, насколько карта совпадает с реальностью. Обычно ставят от двух до четырех меток треугольником – две ближе к противоположным углам поля, еще одну внутри, чтобы точки не находились на одной прямой.
На практике сочетают RTK или PPK с наземными метками, чтобы точность замера была максимальной.
Еще одно важное понятие – GSD (Ground Sample Distance, «размер пикселя на земле»). Проще всего объяснить так: откройте фотографию на телефоне и увеличьте до предела. Видите цветные квадратики? Каждый такой квадратик – один пиксель. GSD показывает, какой кусочек реального поля помещается в один пиксель. Если GSD равен 5 см, значит, пиксель покрывает квадрат 5 на 5 см. Опустился БПЛА пониже – и вот на снимке видна каждая травинка. Скажем, росток подсолнечника. Чтобы разглядеть его на снимке, он должен занять хотя бы три-пять пикселей. Для ростка размером 3 см нужен GSD около 1 см, а лететь придется довольно низко. Чем ниже, тем подробнее снимок, но и тем медленнее работа. Вечный компромисс.
Важный показатель: высота полета над растениями, а не только над уровнем моря. Если поле находится на холме, а БПЛА летит на фиксированной высоте, то над вершиной холма он окажется ближе к земле, а у его подножия – дальше. Разрешение снимков будет различаться, точность снизится. Поэтому, если рельеф местности неровный, у БПЛА включают режим следования поверхности, и он сам подстраивает высоту полета, чтобы расстояние до земли оставалось постоянным.
Холодные пятна и теплые полосы
Кукуруза – одна из самых «жадных» до воды культур. Вот вам задачка на воображение: в жаркий день одно растение испаряет до полутора литров воды, а на гектаре их около 70 тысяч. Это значит, что один гектар кукурузы за сутки «выпивает» больше ста тысяч литров воды – столько увезут двадцать пожарных машин! Если в период цветения полив прервется хотя бы на пару дней, урожай может снизиться на треть. Поэтому утечки и засоры в поливной системе нужно ликвидировать быстро.
На поле кукурузы с капельным поливом бригадир заметил, что некоторые растения растут медленнее, чем другие. Причину с земли не разглядеть: трубы поливной системы скрыты под мульчей (слоем соломы или пленки, которым накрывают почву), а кукуруза к середине лета становится выше человеческого роста. Бригада запустила мультикоптер с тепловизором – камерой, которая различает не цвет, а тепло. На рассвете, когда разница температур максимальна, БПЛА пролетел «лентой» вдоль магистральных линий полива.
На тепловой карте проступили аномалии. В нескольких местах обнаружились необычно холодные пятна: здесь вода вытекала из поврежденных труб и охлаждала землю вокруг. А рядом тянулись теплые полосы – участки, куда вода не доходила из-за того, что капельницы (крошечные отверстия в трубе, через которые вода по каплям поступает к корням) забились землей. Растения там перегревались без влаги.
Бригада получила список из восьми точек с координатами и фотографиями узлов. Ремонтники за полдня устранили утечки и прочистили капельницы. Через неделю контрольный полет коптера с тепловизором показал, что разница температур исчезла, а кукуруза на проблемных участках заметно выросла.
БПЛА облетел поле и сел на площадку – но кто его запускал и что происходит до и после полета?
Комментарии