Общие сведения
Откуда берутся данные на ферме
Картина складывается из кусочков. Один источник редко дает полноценный ответ, который появляется только тогда, когда получается увидеть картину целиком и вовремя принять важное решение.
Спутники держат в поле зрения весь фон. Они смотрят сверху на весь массив и показывают, как менялась влажность и состояние растительности. Это как карта с высоты. Становятся заметны изменения и человек может выбрать, на чем сконцентрировать внимание в первую очередь.
БПЛА сосредотачиваются на деталях. «Воздушная инспекция» обеспечивает высокую четкость изображения и возможность принять быстрое решение – в тот же день.
Техника сама собирает нужные данные. Современный опрыскиватель записывает расход воды, уровень ее давления, импульсы форсунок, ширину прохода и трек. Трактор держит постоянную скорость и загрузку. Все это и есть живой план-факт.
Стационарные технические узлы дают непрерывность сбора данных. Метеостанция, почвенные зонды, датчики уровня в емкостях и расхода в линиях не видят красивые картинки, зато честно сообщают показатели каждый час.
Животные – тоже источники данных. Носимые датчики сообщают, перегрелись они или замерзли, испытывают ли усталость, охоту или стресс.
Преимущество дает комплексная работа с источниками и данными. Сопоставив полученные данные о погодных условиях, рисках болезни растений, ситуациях на конкретных делянках, о план-факте обработке земли, человек принимает взвешенное решение о необходимых действиях.
Аня и «скрытая жажда» поля
Аня как агроном отвечает за 600 гектаров кукурузы с поливом. Спутниковая картинка показывает, что на северной кромке поля растения растут медленнее. Метеостанция сообщает численные данные: температура высокая, скорость ветра высокая. Значит, вода с листьев и из почвы уходит быстрее. Почвенные зонды в двух зонах показывают, что верхние 20 см почвы почти высохли, а глубже влага еще есть. Журнал техники подсказывает причину – на прошлой неделе поливная линия в этом месте на время остановилась.
Решение простое – сначала поливаем именно эту кромку, ремонт поливной линии планируем на ближайшее время. Через двое суток проверяем результат. Мультиспектральный снимок, который отражает еще и «невидимые» для глаза цвета, показывает – зелень стала более яркой и растет ровно по всему полю. Проблем удалось избежать.
Оптические сенсоры
GB, NIR, Red Edge, мультиспектр и тепловизор
Сенсор – это устройство, которое «видит» и «чувствует» изменения вокруг (например, изменения температуры, влажности) и превращает их в данные, которые можно записать и проанализировать.
У каждого «глаза» своя супер-способность.
Сенсор RGB видит форму – это способ записи цвета как смеси трех цветовых каналов: R красный, G зеленый, B синий. У каждого пикселя есть три числа (от 0 до 255). Камеры с сентором RGB видят мир примерно как человеческий глаз, поэтому такие снимки прекрасно подходят для визуального контроля полей и техники – хорошо заметны пропуски в посевах, механические повреждения поля, полегание растений, наличие крупных сорняков, геометрия и рисунок полей. Если нужно понять, где ровно, а где «зебра», это первый инструмент.
Сенсоры NIR и red edge «чувствуют» физиологию растений.
NIR, ближний инфракрасный – это «свет за красным». Человек его не видит, а здоровые листья отражают его как зеркало благодаря внутренней губчатой структуре. Если растению плохо – мало воды, оно болеет, имеет механические повреждения – то структура листьев меняется и степень отражения NIR падает.
Red edge, красная граница – это узкий участок спектра между красным диапазоном, где хлорофилл активно поглощает свет, и NIR, где лист уже его отражает. В этой зоне кривая отражения растения резко идет вверх. Небольшие сдвиги этой «ступеньки» очень чувствительны к содержанию хлорофилла. Меньше хлорофилла – граница смещается и сигнал падает. Поэтому red edge покажет стресс растений на раннем этапе, когда на фото RGB еще неделю все будет «зеленое».
А знаете ли вы...
Лучший друг любой оптики – повторяемость. Старайтесь выполнять съемку в одинаковое время, при схожем освещении. Фиксируйте показатель экспозиции, потому что автоэкспозиция любит рисовать «шахматку» – когда соседние дорожки отличаются по тону.
Чтобы сравнивать недели и сезоны, используйте одну и ту же мерку в кадре. Подойдет калибровочная плитка – специальная пластина, которая отражает свет всегда одинаково, либо постоянный ориентир вроде полоски бетона у ангара.
И обязательно записывайте кто, когда, чем, в какую погоду выполнял съемку.
Мультиспектр позволяет проводить сравнение дат и показателей. Когда нужно узнать, стало растениям лучше или хуже, помогает стабильный набор каналов с одинаковыми настройками.
Представте линейку, по которой измеряют рост. Если сегодня измеряем сантиметрами, а через неделю дюймами, то сравнение ломается. В мультиспектре «линейка» – это набор фиксированных каналов: красный, зеленый, ближний инфракрасный, red edge. Если снимать этими же каналами и не менять настройки и правила, можно верно ответить, стало посевам лучше или хуже.
Тепловизор – прибор, который показывает температуру объектов, превращая энергию тепла в цветное изображение. Тепловизор измеряет температуру поверхности листьев и почвы. Где вода испаряется активно, там прохладнее: холодные пятна укажут на утечки или переувлажнение. Где растениям не хватает влаги, листья нагреваются: так можно определить участки недополива. Лучшее время для съемки – на рассвете, когда контрасты максимальны и тепло солнца не мешает.
«Зеленое» поле и реальная проблема
Влад проводит оценку данных, видит на сенсоре RGB равномерно зеленый тон и успокаивается. А мультиспектр с red edge показывает тихую зону стресса размером с небольшой квартал. Причина нашлась на земле – разрыв в подающей линии, влага уходит, верхний слой почвы ее не держит. Бригада выполняет ремонт, и через два дня повторный замер показывает, что «пятно стресса» исчезло.
Лидар и радар: когда высота и влага важнее цвета
Лидар замеряет такие показатели, как форма и высота. С его помощью удобно проверять дамбы, кромки карт орошения, уклоны, гряды, штамбы в садах и кроны виноградников. Лидарная модель рельефа помогает найти микро-понижения рельефа, где задерживается вода, и места, где ее, наоборот, сдувает.
Радар помогает, когда небо закрыто облаками. Его сенсоры проходят сквозь облачность и замеряют уровень влаги в покровном и верхнем слоях почвы. Когда сезон пасмурный, радарные снимки позволяют сохранить контроль за ситуацией и не терять время из-за погоды.
Если нужно создать длинный коридор вдоль дамбы или линии полива, лучше собирать ленту с устойчивой геометрией.
Сухая гряда и мокрая низина
На одном прямоугольнике, где растут овощи, показатели урожая странно «гуляют». Лидарная модель рельефа показала – в центре поля присутствует еле заметный вал. Ветер и солнце там сушат землю быстрее, вода скатывается в низину у кромки. Решение простое – настроили нормы по зонам и подправили карту полива. Показатели урожая выровнялись без применения химикатов.
Комментарии