Дроны-разведчики готовы сделать точное земледелие еще более точным по мере развития технологий дронов.
По данным Федерального управления гражданской авиации, дроны уже прибыли на фермы. Семнадцать процентов всех коммерческих зарегистрированных дронов в 2017 году использовались в сельском хозяйстве, что делает его третьим по величине использованием машин после недвижимости / аэрофотосъемки (48 процентов) и промышленного контроля (28 процентов).
Специализированное сельское хозяйство является частью рынка точного земледелия для дронов. Фирмы аэронавтики, такие как французская компания Delair-Tech и американский подрядчик оборонных беспилотников AeroVironment, продают свои сельскохозяйственные беспилотники со встроенными датчиками производителям специальных культур, и Северо-Запад является целевым рынком.
Компания MicaSense из Сиэтла, которая продает мультиспектральный датчик для беспилотных летательных аппаратов RedEdge-M, принимала участие в собраниях производителей, таких как собрание производителей фруктовых деревьев, которое проходило в Кенневике, штат Вашингтон. На этой встрече генеральный директор MicaSense Габриэль Торрес обсудил аналитику управления нагрузкой, над которой работает компания.
«Мы постоянно работаем с фермерами и лидерами отрасли, изучая, как изображения могут повлиять на определенную практику управления или помочь устранить некоторую субъективность в отношении принятия решений», — сказал директор MicaSense по корпоративным решениям Манал Элараб. «Мы стремимся постоянно изучать новые способы применения аналитики изображений в повседневных фермерских решениях».
Ученые также изучают использование дронов для выращивания специальных культур. Новости овощеводов в феврале 2018 года писали о партнерстве между Рочестерским технологическим институтом и Корнельским университетом по разработке программы беспилотников для определения восприимчивости фасоли к белой плесени. В Пенсильванском государственном университете два исследователя — инженер и садовод — работают над программой беспилотников для определения индивидуального охвата цветков и нагрузки на плоды деревьев.
Фото: АэроВиронмент
От солдат до сои
Развивающиеся технологии дронов переходят из одного сектора в другой. Сельскохозяйственный беспилотник AeroVironment Первым предшественником Quantix был военный беспилотник Pointer, который использовался армией и корпусом морской пехоты США 30 лет назад. Компания стала основным поставщиком Министерства обороны США после 9 сентября и во время войны в Персидском заливе, и на сегодняшний день имеет пять программ, зарегистрированных в Министерстве обороны США.
Хотя Quantix предназначен для наблюдения за растениями, а не за противниками, его концепция вертикального взлета и посадки пришла из военной программы. Дрон с неподвижным крылом запускается из вертикального положения, как космический шаттл, но выравнивается, как самолет, для длинных кадров кадрированных изображений.
«Это действительно лучшее из обоих миров», — сказал директор AeroVironment по коммерческим продажам Марк Дюфау.
Технологии продолжают развиваться, и компании находят новые функции, которые лучше всего подходят для точного земледелия. Одна из основных технологий дистанционного зондирования, Нормализованный разностный индекс растительности (NDVI), появилась благодаря спутниковым программам в 1960-х и 1970-х годах, сказал специалист по приложениям дистанционного зондирования MicaSense Джон Сулик.
— Ты многое можешь сделать, — сказал Сулик. «Просто многие из старых методов дистанционного зондирования не имеют отношения к этим более ценным культурам. Они не рассказывают вам столько истории, сколько вам нужно знать».
RedEdge-M от MicaSense оснащен пятью камерами, которые измеряют красный, зеленый, синий, ближний инфракрасный и красный края.
«Мультиспектральные изображения оказались очень полезным инструментом, когда дело доходит до исследования вашего поля на наличие стресса», — сказал Элараб. «Индексы, построенные на основе мультиспектральных изображений, помогают понять изменчивость в вашем поле и, таким образом, указывают места стресса, чтобы вы могли собрать репрезентативные образцы, которые могут сузить круг причин стресса».
На рынке есть несколько различных мультиспектральных сенсоров для дронов. 28 марта компания Sentera из Миннеаполиса объявила о продаже своего подвесного датчика AGX710 для использования по принципу plug-and-play с промышленными дронами Matrice 200 Series марки DJI. Генеральный директор Sentera Эрик Тайпале сказал, что совпадение делает «невероятно простым для наших клиентов сбор полезных данных с мест».
«Наши клиенты производят десятки различных индексных продуктов и используют инструменты автоматизированного анализа во множестве различных приложений в сельском хозяйстве, лесном хозяйстве и защите окружающей среды», — сказал он. Датчик Sentera поставляется с годовым доступом к программной аналитической платформе под названием FieldAgent, которая предоставляет информацию для разведки урожая, помогающую выявлять болезни, вредителей и другие нагрузки, выявлять недостатки и оценивать состояние питания».
Дроны также путешествуют на большие расстояния. Во Франции беспилотный летательный аппарат Delair DT18 одобрен для полетов за пределами прямой видимости или для работы с BVLOS (US FFA требует отказа от полетов с BVLOS). DT18 может управляться беспроводной телефонной сетью 3G и, таким образом, может летать на многие мили без диспетчерской вышки.
«За один полет вы можете покрыть более 2,500 акров, когда правила позволяют вам летать высоко», — сказал Ленаик Гриньяр, менеджер по продуктам для сельского и лесного хозяйства. «Мы синхронизируем нашу систему, чтобы производительность оценки урожая была очень высокой».
Достаточно широкий, чтобы смотреть
Дроны дороги и в основном полезны для разведки труднодоступных мест. Итак, насколько большой должна быть ферма, чтобы оправдать расходы?
Независимо друг от друга и Гриньяр из Delair, и Дюфау из AeroVironment пришли к одной и той же примерной цифре: 1,000 акров.
«В США, когда вы начинаете иметь более 1,000 акров, это становится интересным», — сказал Гриньяр. Дюфау сказал, что на пороге в тысячу акров «производители Среднего Запада действительно начинают видеть полезность системы».
Но оба быстро добавили, что во многих отношениях специальные культуры сильно отличаются от пропашных культур и показывают более высокую отдачу от инвестиций.
«На самом деле все сводится к доходу с акра», — сказал Дюфау. «Когда вы занимаетесь сравнением между пропашными культурами Среднего Запада и специальными культурами, эти цифры существенно меняются из-за количества усилий и доходов, которые поставлены на карту при выращивании специальных культур по сравнению с кукурузой и бобами. Это число значительно меньше, когда вы переходите к специальным культурам».
Одним из примеров, по его словам, являются производители винограда, которые, как известно, используют беспилотники для последней быстрой проверки виноградника размером всего в пять акров.
«Это не обязательно «Что вы нашли?», — сказал Дюфау. «То, что вы не находите, дает вам уверенность в том, что вы делаете все возможное, чтобы справиться с этим. … (Не) только они могут обнаружить проблемы, но они также могут лучше спать по ночам, зная, что проблем нет».
Более высокая стоимость урожая — одна из причин, по которой производители дронов считают, что производители специальных культур с большей вероятностью купятся на эту технологию.
«Скорость внедрения пропашных культур медленная, и одна из причин этого заключается в том, что, когда вы смотрите на цену кукурузы, у вас нет инвестиционных возможностей для перехода на такую технологию», — сказал Гриньяр.
Элараб из MicaSense сказал, что специализированные производители быстрее адаптируются к технологии.
«Дорогие культуры были первыми адаптерами технологии, такими как виноградники, фруктовые деревья и тому подобное», — сказала она. «Есть также большой интерес к другим культурам, таким как кофе и овощи.
«Многие люди интересуются прецизионным земледелием, и существуют разные уровни внедрения для определенных культур. Рынок растет с каждым годом. Многие люди с большим энтузиазмом относятся к включению изображений в свои управленческие решения, так что определенно происходит значительный рост».
От данных к решению
Крайне важно, чтобы данные и изображения с дронов соответствовали управленческим решениям производителей.
«Датчики создают данные, — сказал Сулик из MicaSense. «Что нужно производителям, так это информация. Итак, что нужно отрасли, так это своевременный способ преобразовать данные в полезную информацию, которая актуальна. Вот что нужно сгладить. И мы работаем над этим».
Гриньяр из Delair называет эту задачу «узким местом» данных.
«Идея всего решения состоит в том, чтобы устранить некоторые узкие места с данными на разных этапах рабочего процесса, от сбора до обработки данных — это не бремя консультанта по культурам или производителя».
Один из инструментов аналитики создает карту, на которую могут ссылаться производители.
«Мы оцениваем здоровье растений и их потребности в питательных веществах, а затем создаем карту», — сказала она. «Эта карта может быть оценена по рецепту, например, карта азота». Delair DT18Ag также может подсчитывать растения или выявлять пробелы в насаждениях.
Но Гриньяр добавил, что алгоритмы не подходят для всех, и результаты будут различаться в зависимости от культуры. Например, с растениями клубники алгоритм подсчета растений хорошо работает на ранних стадиях, но позже алгоритм дает сбой, когда растения растут и кроны начинают сцепляться.
AeroVironment работает над алгоритмом подсчета плодовых деревьев, который, по словам Дюфау в марте, появится через два-три месяца в качестве дополнения к существующей системе.
Аппликаторы с переменной нормой внесения — еще одна технология, быстро развивающаяся в точном земледелии. По словам Дюфау, возможное использование данных с дронов заключается в том, чтобы сделать данные переносимыми с дрона на устройство для внесения удобрений, пестицидов и/или фунгицидов с переменной нормой внесения. Данные с дронов об отдельных растениях, соединенные с аппликаторами с переменной скоростью, что означает, что отдельные растения получают только те химикаты, которые им нужны.
Но куда бы ни вели новые технологии, Дюфау сказал, что в будущем карты, созданные с помощью дронов, станут более точными.
«Вы идете от листа к листу, от ветки к ветке, в конечном итоге оценивая здоровье растений», — сказал он. «Эти типы точных карт будут только улучшаться в долгосрочной перспективе. И я вижу, что этот тип технологий просто продвигает некоторые области, особенно в отношении специальных культур, которые на самом деле не были реализованы».
– Стивен Клоостерман, помощник редактора VGN
Верхнее фото: AeroVironment Quantix с неподвижным крылом имеет функцию вертикального взлета и посадки, похожую на таковую у парящего дрона.
