Выберите ваш город
Или укажите в поле
Главная Архив новостей Новости проекта Мультиспектральная съемка в сельском хозяйстве

Мультиспектральная съемка в сельском хозяйстве

16 февраля 2021
Мультиспектральная съемка в сельском хозяйстве

В сельском хозяйстве распространенным методом обследования полей, садов и виноградников является визуальная диагностика, базирующаяся на всестороннем знании симптомов заболеваний на разных этапах патологического процесса. Одним из инструментов для удаленной оценки здоровья растений является мультиспектральная съемка, которая измеряет свет, отражаемый полями и садами в различных диапазонах длин волн. Изменения в отражательной способности могут указывать на то, что посевы стали испытывать стресс.

После обнаружения изменения проводятся обследования в полях и предпринимаются меры, что позволяет решить проблему до того, как она станет крупномасштабной. Использование мультиспектральной съемки дает фермерам возможность максимально быстро получить детальную информацию о том, что происходит на поле. Специалисты компании Aeromotus провели ряд обучающих вебинаров о технологии составления NDVI карт с помощью мультиспектральной съемке. О том, как можно быстро рассчитать вегетационный индекс NDVI с помощью мультиспектральной съемки читайте в этой статье.

Что такое NDVI карты?

NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) – это индекс растительности или показатель здоровья растений, который определяет количество фотосинтетически активной биомассы. В настоящее время индекс является одним из самых эффективных и популярных индексов, позволяющих быстро и качественно оценить состояние полей с воздуха. Рассчитывается индекс по форме: NIR – отражение в максимально ближней инфракрасной области спектра, Red – отражение в красной области.

По этой формуле эксперты выявляют максимально точную плотность растения в определенной точке изображения, равной разнице интенсивностей отражения света в инфракрасном и красном диапазоне, которая делится на сумму этих интенсивностей. Зеленый цвет растения лишь потому, что основной пигмент растительности, хлорофилл, отлично отображает зеленые волны, но он также может поглощать красные волны. Это основные элементы за счет чего происходит фотосинтез и растение растет.

Внутриклеточная структура растения отображает только ближние инфракрасные волны. В итоге наблюдается, что хорошее, здоровое растение, имеющее отличную клеточную структуру и достаточно хлорофилла, отлично поглощает красный свет и отражает инфракрасный. Если растение не здоровое, все происходит с точностью наоборот. Для того чтобы определить состояние растительности, необходимо сравнить значения поглощения и отражения красных и инфракрасных лучей. Благодаря этому и получается индекс NDVI. Впервые индекс был разработан учеными из Техасского университета в 1973 году. Все значения индекса приводятся к диапазону от -1 до +1, где значения от -1 до 0 – это неживая природа, дома, камни, дороги, вода, снег, и т.д. А диапазон от 0 до 1 – это живая природа.

Пользователи могут рассчитать максимально точный индекс NDVI используя любые снимки низкого, среднего или высокого разрешения, но они должны иметь спектральные каналы в красном 0,55-0,75 мкм и инфракрасном диапазоне 0,75-1,0 мкм. Более того, алгоритм расчета данного индекса встроен во многие пакеты программного обеспечения, такие как Pix4D, Scanex MODIS Processor, Arc View Image Analysis, ENVI, ERDAS Imagine и другие.

Зависимость Индекса NDVI от сезона

NDVI показывает состояние растения на текущий момент, но, к сожалению, он не подсказывает причины возникновения заболеваний. Профессиональные фермеры измеряют индекс в начале сезона, середине или же конце. Например, в начале сезона, индекс покажет состояние растений после зимовки: индекс менее чем 0,15 скажет о том, что скорее всего растения погибли, индекс 0,15 – 0,2 тоже является низким и говорит о том, что скорее всего растения начали зимовку на очень ранней фенологической стадии. 0,2 – 0,3 говорит о том что с растениями все хорошо и они плавно возобновляют вегетацию. 0,3 – 0,5 -отличный показатель. Но если получаются нетипичные, подозрительные или же аномальные значения, лучше всего проверить этот участок самостоятельно. В середине сезона индекс позволяет понять как хорошо растения себя чувствуют в поле. Если значение индекса в диапазоне от 0,5 до 0,85, то нет никаких проблем на участке. Если же показатели ниже, это говорит о том, что растения нуждаются в питательных удобрениях или влаге. Более того, по этому показателю можно создать подробную карту внесения азотной подкормки. Данные измерения помогут вам найти зоны низкой, средней или же высокой вегетации. На основе этих данных, фермеры разрабатывают стратегию внесения удобрений.

В конце сезона фермеры с помощью индекса узнают, когда поля уже готовы к сбору урожая. Если диапазон значения колеблется в районе 0,3 – 0,35, это говорит о том, что участок уже готов к сборке урожая.

Основные преимущества индекса NDVI

Основные преимущества метода прогнозирования урожайности позволяют выявить заболевания растений на ранней стадии пока еще есть шансы спасти урожай. Индекс NDVI дает возможность исследовать большие территории за максимально короткое время, получить максимально подробные данные в высоком разрешении и работать в любую погоду, если использовать беспилотник с высоким IP индексом, а также позволяет определить порог развития растений на полях и возможность найти переувлажненные или же наоборот, очень сухие участки.

Кроме этого, технология позволяет фермерам рассчитать точное количество внесения удобрений, определить объем выпадающих осадков, точно прогнозировать урожайность и определять степень ущерба. Данные легко получить. Данные этого индекса используются для вычисления LAI, индекса листовой поверхности, и FPAR , индекса фотосинтетической активной радиации.

Оборудование для съемки поверхности

Хоть современные технологии позволяют рассчитать индекс NDVI максимально точно, ваши расчеты всегда зависят от того, какую технику вы используете. Для проведения качественного исследования используется оборудование, устанавливающееся на беспилотник.

RGB камеры позволяют вести съемку в видимом световом диапазоне и могут быть установлены на большинство беспилотников. Тепловизионные камеры способны улавливать тепловое излучение поверхности и позволяют определить заболевания на относительно ранних стадиях. Можно увидеть сильно увлажненные или же достаточно сухие участки. Мультиспектральные камеры позволяют работать как в видимом так и не видимом диапазонах. Съемка с помощью этой камеры позволяет увидеть содержание хлорофилла и азота в тканях растений. Беспилотники используются как носитель оборудования, для сбора данных и расчета карт NDVI для сельского хозяйства, для сбора данных подходят разные модели.

Поделиться: