Период первых всходов со Slantrange: Является ли подсчет густоты всходов точным?

Дата публикации статьи 10.07.2017
Перевод с англ.: Slantrange Ukraine

Эта статья была написана Джесси Бэдджером (Jesse Badger) США, владельцем компании «Precision Unmanned Aerial».

 В течение агро-сезона 2017 года компания «Precision Unmanned Aerial», работая с фермами «Green Thumb Farms» в штате Мэн и Нью-Хэмпшир США, проводила комплексное исследование и тестирование мультиспектрального сенсора SLANTRANGE 3p и программного обеспечения для аналитики SlantView, с целью определения того, насколько точным является дистанционное зондирование с помощью беспилотных летательных аппаратов. А так же, на сколько точным является соответствие данных о плотности всходов, полученных в начале сезона, с данными урожайности в конце сезона.

На небольшом участке 10 акр (4 Га) кукурузного поля, раз в две недели, в течение вегетационного периода, в течение трех основных этапов роста: появление, рост и созревание, планировалось проводить исследования с помощью технологий Slantrange в дистанционном зондировании. Во время исследования, целью компании «Precision Unmanned Aerial» будет собирать данные о самых основных и востребованных показателях вегетационного процесса на разных его этапах, создавать на их основе отчеты и, в конечном итоге, оценить точность (корреляцию) данных о плотности всходов в начале сезона и данных об урожайности, полученных при его уборке, в конце сезона.

Процесс

Через три недели после посадки, появились первые всходы кукурузы (примерно, V2-стадия вегетации). Средний размер всходов: 10,16 см-высота и 10,16 см-ширина. Всходы в пределах ряда еще не сомкнулись, и при взгляде сверху, можно было видеть видеть достаточно большое расстояние между растениями. Таким образом, на тестовом участке поля были идеальные условия для выполнения съемки и обработки собранных данных (спектральных снимков) в программном обеспечении SlantView, для получения карты плотности всходов.
После того, как были, достаточно быстро, определены средние показатели размеров всходов — были заданы параметры высоты и скорости полета для полетного задания беспилотника. Тем самым, полетное задание было оптимизировано для обеспечения того, чтобы полученные снимки имели достаточное разрешение, необходимое для обнаружения растений для подсчета, при последующей их обработки в программе SlantView. Установка мультиспектрального сенсора и время съемки небольшого тестового участка 10 акр (4 Га) заняло менее 20 минут. По завершении полета, данные (снимки) были обработаны программой SlantView на месте (сразу в поле) за 10 минут, и получены карты плотности всходов, размера всходов и карта местоположения сорняков.
Способность предоставить фермеру информация, которую он может использовать в тот же день — было самым важным требованием для нашей бизнесс-модели. Возможность систем SLantrange предоставлять готовые данные за считанные минуты, сразу на поле, позволяет фермерам принимать незамедлительные действия. Возможности системы значительно превзошли наши ожидания и сделали наши данные действительно действенными. Имея на руках готовую информацию, мы приступили к рассмотрению и анализу результатов.

По словам агронома, который управляет этим полем, целевая плотность посадки составляла 34 000 шт/акр. (85 000 шт/Га) На карте плотности всходов и по данным статистического отчета SLANTRANGE:

  • более 25% площади участка со значением плотности
    > 27 500 шт/акр (68 750 шт/Га),
  • 50% площади участка со значением плотности
    между 24 500 и 27 500 шт/акр (61 250 и 68 750 шт/Га)
  • 25% площади участка со значением плотности
    до 24 500 шт/акр (61 250 шт/Га)

Насколько точными являются данные SLANTRANGE о плотности всходов?

Основным вопросом было: «Насколько точны данные SLANTRANGE о плотности всходов?» Полевой отчет дает простой способ визуализировать данные и выбирать области для осмотра их с земли. А, экспортировав, в формате KML, полученную карту плотности всходов, открыв ее на планшете с помощью бесплатной программы Google Earth, агроном может отслеживать свое местоположение на ней, когда он работает в поле. Мы считаем, что возможность в программе SlantView не просто просматривать полученную карту, а еще и просматривать снимки с высоким разрешением интересующих областей карты — обеспечивает немедленную рентабельность инвестиций. Используя снимки для выбора областей, представляющих интерес для проведения наземных измерений, чтобы подтвердить данные, полученные с воздуха, мы смогли получить точную картину всего поля, а не произвольно выбирать точки на карте для проведения наземных измерений, что часто может привести к пропуску критически-важных проблемных областей.

Первая область которая была исследована – область, которая на карте  показала необычно высокое значение плотности 34 000 — 39 000 шт/акр (85 000 – 97 500 шт/Га). Это область белого цвета. Однако, просмотр соответствующих снимков с высоким разрешением в программе SlantView, ясно показало, что в этой конкретной области «сторонние» растения были классифицированы как кукурузные всходы (зеленая заливка на снимке карты), а должны были классифицироваться как сорняки (красная заливка на снимке карты). На месте, в поле, было обнаружено большое заражение сорняками, которое подтвердило данные снимков и объяснило чрезмерно высокое значение плотности растений. Несмотря на то, что показатели плотности были завышены — чрезмерно-высокое их значение, заставило агронома обратить на эту область внимание, и в конечном итоге, привело к обнаружению области с высокой плотностью сорняков, что так же является ценной информацией.

 

Следующая область, которую исследовали, на карте — это область с очень низким значением плотности: 9 000-11 000 шт/акр (22 500 – 27 500 шт/Га) – это области показанные на карте серым цветом. Там, где мы ожидали всходов кукурузы, легко заметить большие площади, лишенные растений. Используя традиционную измерительную ленту, в этой области было насчитано 11 всходов на длине в 17,5 футов (5,3 м) в пределах ряда. Это число соответствует, примерно, величине плотности всходов до 11 000 шт/акр (27 500 шт/Га), что находится в пределах оценки SLANTRANGE. Агроном не был удивлен и предположил, что вероятной причиной низкой плотности является песчаная почва, что приводит к неправильной глубине посева — недостаточной ее глубине.

 

В следующей обследуемой области было получено значение плотности в диапазоне 28 000 — 34 000 шт /акр – это темно-зеленый цвет на карте плотности. На месте, в поле, мы увидели полную всхожесть здоровой кукурузы. Используя измерительную ленту, было посчитано 32 растения на длине 17,5-футов (5,3 м) в пределах ряда. Для этого значения, величина плотности всходов оценивается, примерно, до 32 000 шт/акр (80 000 шт/Га), что и было точно оценено SLANTRANGE.

 

  

Результаты подсчета плотности всходов

Общая точность подсчета плотности всходов SLANTRANGE была впечатляющей. Проверка значений плотности с помощью традиционных наземных методов ее измерения, в трех областях, показывает, что ее результаты попадают в пределы значений, которые были получены на карте плотности всходов SLANTRANGE. Возможность определения плотности растений с использованием аэрофотоснимков дает фермеру более полную картину всхожести по полю. А также, информацию об изменчивости всхожести в пределах поля. Традиционные, наземные методы подсчета плотности всходов, позволяют посчитать плотность на небольших участках, а затем, полученное значение экстраполировать на больший участок или все поле.
Результаты нашего исследования показывают, что данные, получаемые с помощью технологии дистанционного зондирования, оборудования и программного обеспечения Slantrange,  могут сократить время нахождения агронома в поле и предоставлять гораздо более точные оценки всхожести и плотности всходов.

SLANTRANGE Карта размера всходов и карта сорняков

Кроме карты плотности всходов, есть дополнительные карты, которые программное обеспечение SlantView формирует из того же набора спектральных снимков, что и карту плотности всходов. И, эти карты строятся одновременно с картой плотности и доступны для фермера в то же время. Это карта размера всходов и карта сорняков.
Проверка на местности данных карты сорняков не проводилась, но на приведенной ниже карте, показаны места наличия сорняка (в красном цвете), а просмотр соответствующих снимков с высоким разрешением, подтверждает наличие сорняков в этих местах нашего тестового участка.

В случае карты размера всходов, мы так же, использовали программное обеспечение SlantView для просмотра снимков с высоким разрешением, соответствующим разным областям карты. В первом примере ниже область карты, выделенная красным цветом, показала всходы со значением их размера 0,8 по нормализованной шкале, где за 1,0 принимается среднее значение размеров всходов на карте, или на 20% меньше, чем средняя величина всходов. Во втором примере, на карте были показаны всходы в темно-зеленых областях, со значением их размера 1,14 или на 14% больше, чем средняя величина всходов по карте. Хотя мы не проводили в поле физических измерений размеров всходов в этих областях, качественный анализ снимков, как представляется, подтвердил изменчивость карты размеров всходов. Изменчивость размера всходов на этом этапе роста может быть обусловлена ​​целым рядом причин и может указывать на ряд факторов, что является предметом для работы агронома.

Что дальше?

Компания  «Precision Unmanned Aerial» планирует продолжить использовать на тестовом участке кукурузного поля, технологию дистанционного зондирования, а так же другие данные, которые может предоставлять SLANTRANGE, на протяжении всего вегетационного периода. Примерно, через три недели после подсчета плотности всходов, ожидается, что кукуруза будет высотой 18 дюймов (45 см). Это подходящее время для поиска условий стресса и областей зараженных сорняками. Мы планируем использовать эти данные для принятия решений по применению азота и гербицидов.

Почему следует использовать воздушную агрономию?

Повышение эффективности — это цель каждого производителя, и мы в компании «Precision Unmanned Aerial» считаем, что воздушная агрономия является неотъемлемой частью решения. Ничто не сможет предоставить Вам тех данных, которые могут быть собраны с помощью БПЛА. С учетом сказанного: спектральные снимки, полученные с борта БПЛА делают мониторинг ваших полей значительно более эффективным. Поскольку, мы изучаем, на что способны БПЛА в сфере воздушной агрономии, и ищем прогрессивных сельхоз-производителей, таких как фермы «Green Thumb Farms», желающих инвестировать в трендовые данные, чтобы сделать эти данные еще более точными и достоверными, мы все ближе приближаемся к тому времени, когда БПЛА станут краеугольным камнем системы «Точного земледелия». С этой стороны, SLANTRANGE доказал свою ценность сегодня.


«Ничто не сможет предоставить Вам тех данных, которые могут быть собраны с помощью БПЛА. С учетом сказанного: спектральные снимки, полученные с борта БПЛА делают мониторинг ваших полей значительно более эффективным»
Джесси Бэдджером (Jesse Badger), компания «Precision Unmanned Aerial», США


О Джесси Бэдджере и компании «Precision Unmanned Aerial»

Джесси Бэдджер является владельцем компании «Precision Unmanned Aerial», которая с 2013 года предоставляет фермерам услуги агромониторинга с воздуха, с применением БПЛА. Он долгое время уже является сторонником использования БПЛА в сельском хозяйстве и создал успешный бизнес, основанный на воздушной агрономии. С момента своего создания «Precision Unmann Aerial» находилась на переднем крае беспилотной авиационной техники и имеет первоклассный опыт. Сотрудники компании знают все  плюсы и минусы, присущи различным спектральным камерам, платформам БПЛА и программному обеспечению для анализа данных.
«Precision Unmann Aerial» стремится предоставлять своим клиентам данные высокой точности актуальности, и работает над созданием эффективной системы управления точным земледелием.

В течение агрономического сезона 2017 года,  «Precision Unmanned Aerial» продолжит работу с компанией SLANTRANGE Inc., чтобы использовать их ультрасовременные сенсоры в поле и поделиться с ними своими мыслями. Следите за работой компании «Precision Unmann Aerial» в Twitter и Facebook, или свяжитесь с ними напрямую: info@flypua.com для получения дополнительной информации о том, как они используют технологию SLANTRANGE.

Оригинал статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.