უპილოტო საფრენ აპარატებს შეუძლიათ სხვადასხვა დისტანციური ზონდირების სენსორების ტარება, რომლებსაც შეუძლიათ მრავალგანზომილებიანი, მაღალი სიზუსტის სასოფლო-სამეურნეო მიწების შესახებ ინფორმაციის მიღება და სასოფლო-სამეურნეო მიწების შესახებ მრავალი ტიპის ინფორმაციის დინამიური მონიტორინგის განხორციელება. ასეთი ინფორმაცია ძირითადად მოიცავს კულტურების სივრცითი განაწილების ინფორმაციას (სასოფლო-სამეურნეო მიწების ლოკალიზაცია, კულტურების სახეობების იდენტიფიკაცია, ფართობის შეფასება და ცვლილების დინამიური მონიტორინგი, საველე ინფრასტრუქტურის მოპოვება), კულტურების ზრდის ინფორმაციას (კულტურების ფენოტიპური პარამეტრები, კვებითი მაჩვენებლები, მოსავლიანობა) და კულტურების ზრდის სტრესული ფაქტორების (საველე ტენიანობა, მავნებლები და დაავადებები) დინამიკა.
სასოფლო-სამეურნეო მიწების სივრცითი ინფორმაცია
სასოფლო-სამეურნეო მიწების სივრცითი მდებარეობის ინფორმაცია მოიცავს მინდვრების გეოგრაფიულ კოორდინატებს და კულტურების კლასიფიკაციებს, რომლებიც მიიღება ვიზუალური დისკრიმინაციის ან მანქანური ამოცნობის გზით. მინდვრის საზღვრების იდენტიფიცირება შესაძლებელია გეოგრაფიული კოორდინატებით, ასევე შესაძლებელია დარგვის ფართობის შეფასება. ტოპოგრაფიული რუკების დიგიტალიზაციის ტრადიციულ მეთოდს, როგორც რეგიონული დაგეგმვისა და ფართობის შეფასების საბაზისო რუკას, აქვს დაბალი დროულობა, ხოლო საზღვრის მდებარეობასა და რეალურ სიტუაციას შორის განსხვავება უზარმაზარია და მოკლებულია ინტუიციას, რაც ხელს არ უწყობს ზუსტი სოფლის მეურნეობის დანერგვას. უპილოტო საფრენი აპარატის დისტანციურ ზონდირებას შეუძლია რეალურ დროში მიიღოს სასოფლო-სამეურნეო მიწების ყოვლისმომცველი სივრცითი მდებარეობის ინფორმაცია, რასაც ტრადიციული მეთოდების შეუდარებელი უპირატესობები აქვს. მაღალი გარჩევადობის ციფრული კამერებიდან გადაღებული აეროფოტოებით შესაძლებელია სასოფლო-სამეურნეო მიწების ძირითადი სივრცითი ინფორმაციის იდენტიფიცირება და განსაზღვრა, ხოლო სივრცითი კონფიგურაციის ტექნოლოგიების განვითარება აუმჯობესებს სასოფლო-სამეურნეო მიწების მდებარეობის ინფორმაციის კვლევის სიზუსტესა და სიღრმეს და აუმჯობესებს სივრცით გარჩევადობას, სიმაღლის ინფორმაციის შემოღებით, რაც უზრუნველყოფს სასოფლო-სამეურნეო მიწების სივრცითი ინფორმაციის უფრო დახვეწილ მონიტორინგს.
ინფორმაცია მოსავლის ზრდის შესახებ
მოსავლის ზრდა შეიძლება დახასიათდეს ფენოტიპური პარამეტრების, კვებითი მაჩვენებლებისა და მოსავლიანობის შესახებ ინფორმაციით. ფენოტიპური პარამეტრები მოიცავს მცენარეულ საფარს, ფოთლის ფართობის ინდექსს, ბიომასას, მცენარის სიმაღლეს და ა.შ. ეს პარამეტრები ურთიერთდაკავშირებულია და ერთობლივად ახასიათებს მოსავლის ზრდას. ეს პარამეტრები ურთიერთდაკავშირებულია და ერთობლივად ახასიათებს მოსავლის ზრდას და პირდაპირ კავშირშია საბოლოო მოსავლიანობასთან. ისინი დომინანტურია ფერმერული ინფორმაციის მონიტორინგის კვლევაში და ჩატარდა მეტი კვლევა.
1) კულტურის ფენოტიპური პარამეტრები
ფოთლის ფართობის ინდექსი (LAI) არის ცალმხრივი მწვანე ფოთლის ფართობის ჯამი ზედაპირის ერთეულ ფართობზე, რომელსაც შეუძლია უკეთ დაახასიათოს კულტურის მიერ სინათლის ენერგიის შთანთქმა და გამოყენება და მჭიდრო კავშირშია კულტურის მასალის დაგროვებასა და საბოლოო მოსავალთან. ფოთლის ფართობის ინდექსი კულტურის ზრდის ერთ-ერთი მთავარი პარამეტრია, რომელსაც ამჟამად უპილოტო საფრენი აპარატის დისტანციური ზონდირება აკონტროლებს. მცენარეულობის ინდექსების (თანაბარი მცენარეულობის ინდექსი, ნორმალიზებული მცენარეულობის ინდექსი, ნიადაგის კონდიცირების მცენარეულობის ინდექსი, სხვაობის მცენარეულობის ინდექსი და ა.შ.) მულტისპექტრული მონაცემებით გამოთვლა და რეგრესიული მოდელების შექმნა მიწისქვეშა მონაცემების გამოყენებით ფენოტიპური პარამეტრების ინვერსიის უფრო მოწიფული მეთოდია.
კულტურების ზრდის გვიან სტადიაზე მიწისზედა ბიომასა მჭიდრო კავშირშია როგორც მოსავლიანობასთან, ასევე ხარისხთან. ამჟამად, სოფლის მეურნეობაში უპილოტო საფრენი აპარატის დისტანციური ზონდირებით ბიომასის შეფასება ძირითადად მულტისპექტრულ მონაცემებს იყენებს, სპექტრულ პარამეტრებს იღებს და მოდელირებისთვის მცენარეულობის ინდექსს ითვლის; სივრცითი კონფიგურაციის ტექნოლოგიას ბიომასის შეფასებაში გარკვეული უპირატესობები აქვს.
2) კულტურების კვებითი ღირებულების ინდიკატორები
კულტურების კვებითი სტატუსის ტრადიციული მონიტორინგი მოითხოვს მინდვრის ნიმუშებს და ოთახის ქიმიურ ანალიზს საკვები ნივთიერებების ან ინდიკატორების (ქლოროფილი, აზოტი და ა.შ.) შემცველობის დასადგენად, ხოლო უპილოტო საფრენი აპარატის დისტანციური ზონდირება ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ სხვადასხვა ნივთიერებებს აქვთ სპეციფიკური სპექტრული არეკვლა-შთანთქმის მახასიათებლები დიაგნოსტიკისთვის. ქლოროფილის მონიტორინგი ხორციელდება იმის საფუძველზე, რომ მას აქვს ორი ძლიერი შთანთქმის რეგიონი ხილული სინათლის ზოლში, კერძოდ, 640-663 ნმ წითელი ნაწილი და 430-460 ნმ ლურჯ-იისფერი ნაწილი, ხოლო შთანთქმა სუსტია 550 ნმ-ზე. ფოთლის ფერისა და ტექსტურის მახასიათებლები იცვლება, როდესაც კულტურები დეფიციტურია და სხვადასხვა დეფიციტისა და მასთან დაკავშირებული თვისებების შესაბამისი ფერისა და ტექსტურის სტატისტიკური მახასიათებლების აღმოჩენა საკვები ნივთიერებების მონიტორინგის გასაღებია. ზრდის პარამეტრების მონიტორინგის მსგავსად, დამახასიათებელი ზოლების, ვეგეტაციის ინდექსების და პროგნოზირების მოდელების შერჩევა კვლავ კვლევის მთავარი შინაარსია.
3) მოსავლის მოსავლიანობა
მოსავლიანობის გაზრდა სასოფლო-სამეურნეო საქმიანობის მთავარი მიზანია და მოსავლიანობის ზუსტი შეფასება მნიშვნელოვანია როგორც სასოფლო-სამეურნეო წარმოების, ასევე მენეჯმენტის გადაწყვეტილების მიმღები განყოფილებებისთვის. მრავალმა მკვლევარმა სცადა მრავალფაქტორიანი ანალიზის მეშვეობით შეექმნა მოსავლიანობის შეფასების მოდელები უფრო მაღალი პროგნოზირების სიზუსტით.
სოფლის მეურნეობის ტენიანობა
სასოფლო-სამეურნეო მიწების ტენიანობა ხშირად თერმული ინფრაწითელი მეთოდებით კონტროლდება. მაღალი მცენარეული საფარის მქონე ადგილებში, ფოთლის ბაგეების დახურვა ამცირებს ტრანსპირაციით გამოწვეულ წყლის დანაკარგს, რაც ამცირებს ზედაპირზე ლატენტურ სითბოს ნაკადს და ზრდის ზედაპირზე მგრძნობიარე სითბოს ნაკადს, რაც თავის მხრივ იწვევს ვარჯის ტემპერატურის ზრდას, რომელიც მცენარის ვარჯის ტემპერატურად ითვლება. რადგან წყლის სტრესის ინდექსი, რომელიც ასახავს მოსავლის ენერგეტიკულ ბალანსს, შეიძლება რაოდენობრივად განსაზღვროს მოსავლის წყლის შემცველობასა და ვარჯის ტემპერატურას შორის ურთიერთობა, ამიტომ თერმული ინფრაწითელი სენსორით მიღებული ვარჯის ტემპერატურა შეიძლება ასახავდეს სასოფლო-სამეურნეო მიწების ტენიანობის სტატუსს; შიშველი ნიადაგი ან მცენარეული საფარი მცირე ფართობებზე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნიადაგის ტენიანობის ირიბად შესაცვლელად მიწისქვეშა ზედაპირის ტემპერატურასთან, რაც პრინციპია: წყლის სპეციფიკური სითბო დიდია, სითბოს ტემპერატურა ნელა იცვლება, ამიტომ მიწისქვეშა ზედაპირის ტემპერატურის სივრცითი განაწილება დღის განმავლობაში შეიძლება ირიბად აისახოს ნიადაგის ტენიანობის განაწილებაზე. ამიტომ, დღის მიწისქვეშა ტემპერატურის სივრცითი განაწილება ირიბად შეიძლება ასახავდეს ნიადაგის ტენიანობის განაწილებას. ვარჯის ტემპერატურის მონიტორინგისას, შიშველი ნიადაგი მნიშვნელოვანი ჩარევის ფაქტორია. ზოგიერთმა მკვლევარმა შეისწავლა შიშველი ნიადაგის ტემპერატურასა და კულტურების მიწის საფარს შორის კავშირი, დაადგინა შიშველი ნიადაგით გამოწვეული ტყის ტემპერატურის გაზომვებსა და ნამდვილ მნიშვნელობას შორის არსებული სხვაობა და მონიტორინგის შედეგების სიზუსტის გასაუმჯობესებლად გამოიყენა შესწორებული შედეგები სასოფლო-სამეურნეო მიწების ტენიანობის მონიტორინგში. სასოფლო-სამეურნეო მიწების წარმოების ფაქტობრივი მართვისას, ყურადღების ცენტრშია ასევე მინდვრის ტენიანობის გაჟონვა, ჩატარდა კვლევები, რომლებიც იყენებდნენ ინფრაწითელ ვიზუალიზატორებს სარწყავი არხის ტენიანობის გაჟონვის მონიტორინგისთვის, სიზუსტემ შეიძლება 93%-ს მიაღწიოს.
მავნებლები და დაავადებები
მცენარეთა მავნებლებისა და დაავადებების ახლო ინფრაწითელი სპექტრული არეკვლის მონიტორინგის გამოყენება, რომელიც დაფუძნებულია: ახლო ინფრაწითელ რეგიონში ფოთლების არეკვლის ღრუბლოვანი ქსოვილისა და ღობის ქსოვილის კონტროლი, ჯანმრთელი მცენარეები, ეს ორი ქსოვილის ნაპრალი ივსება ტენიანობით და გაფართოებით, წარმოადგენს სხვადასხვა გამოსხივების კარგ არეკვლას; როდესაც მცენარე დაზიანებულია, ფოთოლი ზიანდება, ქსოვილი ჭკნება, წყალი მცირდება, ინფრაწითელი არეკვლა მცირდება მანამ, სანამ არ დაიკარგება.
ტემპერატურის თერმული ინფრაწითელი მონიტორინგი ასევე მნიშვნელოვანი მაჩვენებელია მოსავლის მავნებლებისა და დაავადებების. ჯანმრთელ მდგომარეობაში მყოფი მცენარეები, ძირითადად ფოთლის ბაგეების გახსნისა და დახურვის კონტროლის, ტრანსპირაციის რეგულირების გზით, საკუთარი ტემპერატურის სტაბილურობის შესანარჩუნებლად; დაავადების შემთხვევაში, პათოლოგიური ცვლილებები მოხდება, პათოგენისა და მასპინძლის ურთიერთქმედების შედეგად, განსაკუთრებით ტრანსპირაციასთან დაკავშირებული ასპექტების გავლენა, განსაზღვრავს ინფიცირებულ ნაწილზე ტემპერატურის მატებას და ვარდნას. ზოგადად, მცენარის აღქმა იწვევს ბაგეების გახსნის დერეგულაციას და ამგვარად, ტრანსპირაცია უფრო მაღალია დაავადებულ ადგილას, ვიდრე ჯანმრთელ ადგილას. ძლიერი ტრანსპირაცია იწვევს ინფიცირებული უბნის ტემპერატურის შემცირებას და ფოთლის ზედაპირზე უფრო მაღალ ტემპერატურულ სხვაობას, ვიდრე ნორმალურ ფოთოლში, სანამ ფოთლის ზედაპირზე ნეკროზული ლაქები არ გამოჩნდება. ნეკროზულ უბნის უჯრედები მთლიანად მკვდარია, ამ ნაწილში ტრანსპირაცია მთლიანად იკარგება და ტემპერატურა იწყებს მატებას, მაგრამ იმის გამო, რომ ფოთლის დანარჩენი ნაწილი იწყებს ინფიცირებას, ფოთლის ზედაპირზე ტემპერატურული სხვაობა ყოველთვის უფრო მაღალია, ვიდრე ჯანმრთელ მცენარეში.
სხვა ინფორმაცია
სასოფლო-სამეურნეო მიწების ინფორმაციის მონიტორინგის სფეროში, უპილოტო საფრენი აპარატის დისტანციური ზონდირების მონაცემებს გამოყენების უფრო ფართო სპექტრი აქვს. მაგალითად, მისი გამოყენება შესაძლებელია სიმინდის ნარგავების ამოსაღებად მრავალი ტექსტურის მახასიათებლების გამოყენებით, ბამბის სიმწიფის ეტაპზე ფოთლების სიმწიფის დონის ასახვისთვის NDVI ინდექსის გამოყენებით და აბსცისის მჟავის გამოყენების დანიშნულების რუკების გენერირებისთვის, რომლებიც ეფექტურად წარმართავენ აბსცისის მჟავის ბამბაზე შესხურებას პესტიციდების ჭარბი გამოყენების თავიდან ასაცილებლად და ა.შ. სასოფლო-სამეურნეო მიწების მონიტორინგისა და მართვის საჭიროებების შესაბამისად, ინფორმირებული და ციფრული სოფლის მეურნეობის მომავალი განვითარებისთვის გარდაუვალი ტენდენციაა უპილოტო საფრენი აპარატის დისტანციური ზონდირების მონაცემების ინფორმაციის უწყვეტი შესწავლა და მისი გამოყენების სფეროების გაფართოება.
გამოქვეყნების დრო: 2024 წლის 24 დეკემბერი