5. Мониторинг полей

   1. Мониторингввидимомспектре.Применениекамервысокогоразрешенияот5см\пиксель,позволяетоперативнообследо-ватьбольшиемассивыполей.Результатомобследованиябудетфоторядилиортофото-план.Организациямониторингапроисходитнаиболееэффективноприналичиисервисагеоаналитическихданных(космоснимков).Втакомслучае,мониторингпроизводитсяад-ресно,начинаяспроблемныхучастков.

Рисунок6:Участкипосевовозимойржи,уничтоженныемышами

2. Мониторингсприменениеммуль-тиспектральнойкамеры.Именноэтотвидсъемкипозволяетзначительнорасширитьоб-ластьприменениябеспилотныхтехнологий.Этообъясняетсявозможностямимультиспек-тральнойкамеры.Примультиспектральнойсъемкеформируютсяодновременнонесколь-коизображенийоднойитойжетерриториивразличныхзонахспектраэлектромагнитногоизлучения.Ключевуюрольиграетаналитикаэтихданных.Различныекомбинацииэтихизображенийпозволяютвыявитьпроцессыиявления,которыесложноилиневозможноопределитьнаснимкеввидимомспектре.

Рисунок7:Разницамеждумультиспектральнойимодифицированнойкамерами

БолееподробноомультиспектральнойсъемкеговоритсявстатьекомпанииПромА-эро«Опытприменениямультиспектральнойсъемкивобластисельскогохозяйства».

НасегодняшнийденьнаБПЛАмогутустанавливатьсядватипакамер:модифици-рованныеилимультиспектральные.

Вмодифицированнойкамерелинзаизме-ненатакимобразом,чтобыфиксироватьот-ражениевближнейинфракраснойобластиспектра.Такиекамерыдешевлеиболеедо-ступны,новданныхможетприсутствовать

«шум»,которыйнегативноскажетсянакаче-стве интерпретации.

Вмультиспектральнойкамереколичестволинзможетдоходитьдо12(TetracamMini-MCA12),вкоторойкаждаялинзарегистриру-етизлучениевузкойобластиспектра,ис-ключаявозможный«шум»(рис.7).Вотличиеотмодифицированныхкамер,мультиспек-тральныепозволяютполучатьгораздоболь-шекомбинированныхизображений,ирас-считыватьбольшееколичествоиндексов.Однако,стоимостьтакихкамергораздовышемодифицированных,и дляобработкисним-ковнужнообладатьнеобходимыминавыкамииболеепродвинутымпрограммнымобеспе-чениемдляобработкимультиспектральныхданных.

Восновемультиспектральнойсъемкилежиттотфакт,чтовысокаяфотосинтетическаяактивность,какправило,связаннаясгустойрастительностью,

приводиткуменьшениюотражательнойспособностиобъектавкраснойзонеспектраикувеличениювзонеближнегоИК.Благодаряэтому,появляетсявозможностьнаосновевоздушныхсъемокпроводитькартированиерастительногопокрова,выявлятьплощади,покрытыеинепокрытыерастительностью,оцениватьплотность,всхожесть,состояниерастений,аспомощьюрегулярногомониторинганаблюдатьразвитиепроцессоввдинамике.

Рисунок8:Примеризображенийсмодифици-рованной(сверху)имультиспектральной(снизу) камер

Какужебылосказано,наличиеснимковвнесколькихканалахпозволяетиспользоватьразличныеформулыобработкиданных,чтоприводиткразнообразиюполучаемыхвеге-тационныхиндексов.Наибольшеераспро-странениесредимультиспектральныхкамердляБПЛАполучили4-х-или5-иканальныекамерыссиним,зеленым,красным,крайнимкраснымиинфракраснымдиапазоном.

Компания«ПромАэро»производитаэро-фотосьемкусиспользованиеммультиспек-тральнойкамеры.Разрешениесъемкисостав-ляет15-20см\пиксельпривысотесъемки200м.Имеяданныемультиспектральнойсъемки,можнорассчитатьмножествовегета-ционныхиндексов:

Нормализованныйиндексбиомассы(NormalizedDifferenceVegetationIndexNDVI)–позволяетпроводитькачественнуюиколичественнуюоценкуобъемабиомассы,оцениватьинтенсивностивегетациирасте-ний.

(рис.10).Входеобработкисъемкиавтомати-ческиидентифицируютсяотдельныекроныдеревьев.Такжесоздаетсягеопространствен-ныйслойкрондеревьевсобщиманализомсостояниядерева,диаметракроны,атакжесреднихзначенийиндексарастительности[5].

УлучшенныйНормализованныйин-дексбиомассы(EnhancedNormalizedDifferenceVegetationIndexENVI)-подобноNDVI,ноиспользуетсятакжеичастьвиди-могоспектрадляболееэффективногопока-заниясостоянияздоровьярастений.

Зеленыйнормализованныйиндексбиомассы(GreenNormalizedDifferenceVege-tationIndexGNDVI)–позволяетоценитьсо-держаниехлорофилла,степеньстарения,наличиястрессаурастения.Полезноисполь-зоватьнапозднейстадииростадляопределе-нияначала сбораурожая.

Дифференцированныйвегетационныйиндекс(DifferenceVegetationIndexDVI)-позволяетопределитьобластизатемнения,застояводы,почвыи растительности.

Зеленыйдифференцированныйвеге-тационныйиндекс(GreenDifferenceVegetationIndexGDVI)–показываетколиче-ствоазотавлистьях,чтоможетоптимизиро-ватьвнесениеудобренийисходяизреальныхпотребностей.

Стоитупомянутьовсебольшемпри-мененииавтоматизированныхметодовопре-делениятипарастительности.Вчастности,говоритсяобидентификациисорняковнараннейстадииразвитиякультурныхрастений(рис.9).

Длямониторингасадовипарковис-пользуютстатистикупоплодово-кустарниковым культурам.

Восноверасчеталежиттехнология

«идентификация объекта по фотообразу»

Рисунок9:Процедурадешифрированиясорня-ков накаждомшаге

Рисунок10:Идентификацияобъектовпофо-тообразу

Ключевыерешаемыезадачи:анализвсхожести;оценкаперезимовкиозимых;определениеоптимальныхсроковуборкиурожая;прогнозированиеурожайности;зо-нированиеучастков,засоренныхсорнякамиилипораженныхболезнямиивредителямисподготовкойэлектронныхфайловвлюбыхформатах(например,«shape»).Порезульта-тамаэрофотосъёмкизанесколькоминутмо-жетбытьсформированфайл-предписаниедлявнесенияазотныхподкормокпотехнологииofflineсучетомнеоднородностипосева.

Всравнениисназемнымидатчиками,съемкасБПЛАпредоставляетаналогичныеданныеосостоянииполей.Мониторингпо-севовозимойпшеницывразныефазыразви-тиявМСХАимениК.А.Тимирязевапоказа-ли,чтосприменениемаэрофотосъемкидо-стигаетсявоспроизводимаякартинапро-странственногораспределенияиндексаNDVI,ввысокойстепенисовпадающаясре-зультатаминаземногодатчикаGreenSeeker®RT200.Этопозволяетиспользоватьбеспи-лотнуюсъёмкувкачествеальтернативыоб-следованияоптическиминаземнымидатчи-ками.

Кромеэтого,былиполученыанало-гичныерезультатывуниверситетесельскогохозяйства,продовольствияиокружающейсреды,г.Пиза,гдебылипроведеныопытыпосравнениюспектральнойотражательнойспо-собности,полученныесБПЛАиназемногодатчика[1,3].

Вышеупомянутыевозможностипри-мененияБПЛАпредоставляютзначительныйинтересиимеютсерьезныйпотенциалвсельскомхозяйстве.

Специалистыкомпании«ПромАэро»всезоне2016годаопробовалиметодикипосъемкевИКдиапазонеианалитикеэтихдан-ныхспостроениемкартнеоднородностей.Первыерезультатыбылисинтересомвос-принятыинашлисвоерешениеврядехо-зяйствСамарскойобласти.

Начинаяссезона2017года,компания

«ПромАэро»представитсъемкусразудвумякамерами–пятиканальнойспектральнойка-меройибеззеркальнойцифровойкамеройразрешением24Мп.БПЛАсамолетноготипапозволитсниматьзаодинполетплощадьв250-500газаодинполет,илиоколо5000гавдень.

Именнотакаякомбинацияданныхдаствозможностьаграриюкомплексноизу-

читьсостояниерастительности.Имеянаборкартвпланшете,агрономсможетточечноизучитьинтересующийегоучасток,оптими-зироватьработыподифференцированномувнесениюпестицидов,удобрений,организо-ватьагрохимическоеобследованиеидругиеоперации.