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 для съемки недвижимости/аэрофотосъемки (48 процентов) и промышленной инспекции (28 процентов).
Специализированное сельское хозяйство является частью рынка точного земледелия для дронов. Аэронавтические фирмы, такие как французская компания Delair-Tech и американский подрядчик оборонных дронов AeroVironment, продают свои сельскохозяйственные дроны со встроенными датчиками производителям специальных сельскохозяйственных культур, а Северо-Запад является целевым рынком.
Компания MicaSense из Сиэтла, которая продает мультиспектральный датчик для дронов под названием RedEdge-M, посещала встречи производителей, такие как собрание производителей фруктовых деревьев, которое проходило в Кенневике, штат Вашингтон. На этой встрече генеральный директор MicaSense Габриэль Торрес обсудил аналитику управления урожаем, 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, связанную с принятием решений», — сказала директор MicaSense по корпоративным решениям Манал Элараб. «Мы стремимся постоянно исследовать новые способы применения анализа изображений в повседневных решениях на ферме».
Ученые также изучают использование дронов для выращивания специальных культур. Новости овощеводства в феврале 2018 года писали о партнерстве между Рочестерским технологическим институтом и Корнелльским университетом по разработке программы дронов для выявления восприимчивости фасоли к белой плесени. В Университете штата Пенсильвания два исследователя – инженер и садовод – работают над программой беспилотников, позволяющей определять индивидуальное покрытие цветков и нагрузку на урожай плодов деревьев.
От солдат до соевых бобов
Развивающиеся технологии дронов переходят из одного сектора в другой. AG дрон AeroVironment Самым ранним предшественником Quantix был военный дрон под названием Pointer, который армия и корпус морской пехоты США использовали 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 сотрудничества с Министерством обороны.
Хотя Quantix предназначен для наблюдения за растениями, а не за враждебными объектами, его концепция вертикального взлета и посадки пришла из военной программы. Дрон с неподвижным крылом запускается из вертикального положения, как космический челнок, но выравнивается, как самолет, для длительной съемки кадрированных изображений.
«Это действительно лучшее из обоих миров», — сказал директор коммерческих продаж AeroVironment Марк Дюфау.
Технологии продолжают развиваться, и компании находят новые функции, которые лучше всего подходят для точного земледелия. Одна из базовых технологий дистанционного зондирования, нормализованный индекс различий растительности (NDVI), возникла в результате спутниковых программ в 1960-х и 1970-х годах, рассказал специалист по приложениям дистанционного зондирования MicaSense Джон Сулик.
«Вы можете многое сделать», — сказал Сулик. «Просто многие старые методы дистанционного зондирования не применимы 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 предмет стресса», — сказал Элараб. «Индексы, построенные на основе мультиспектральных изображений, помогают понять изменчивость в вашем поле и, таким образом, направляют вас к местам стресса, чтобы вы могли собрать репрезентативные образцы, которые могут сузить причину стресса».
На рынке для производителей имеется несколько различных мультиспектральных датчиков для дронов. 28 марта компания Sentera из Миннеаполиса объявила о продаже своего подвесного датчика AGX710 для использования по принципу «включай и работай» с промышленными дронами Matrice 200 серии DJI. Генеральный директор Sentera Эрик Тайпале заявил, что благодаря этому совпадению нашим клиентам «невероятно легко собирать полезные данные с мест».
«Наши клиенты производят десятки различных индексных продуктов и используют инструменты автоматического анализа в самых разных приложениях в сельском, лесном хозяйстве и защите окружающей среды», — сказал он. Датчик Sentera поставляется с годовым доступом к программной аналитической платформе под названием FieldAgent, которая предоставляет информацию об исследовании урожая, помогающую обнаруживать болезни, вредителей и другие факторы воздействия, выявлять недостатки и оценивать состояние питания».
Дроны также преодолевают большие расстояния. Во Франции сельскохозяйственный дрон Delair DT18 одобрен для полетов за пределами прямой видимости или для работы в режиме BVLOS (ФФА США требует отказа от полетов в рамках BVLOS). DT18 может управляться через беспроводную телефонную сеть 3G и, таким образом, может летать на многие мили без диспетчерской вышки.
«За один полет вы можете покрыть более 2,500 акров, если правила позволяют вам летать высоко», — сказал менеджер по продукции сельского и лесного хозяйства Ленаик Гриньяр. «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. Так насколько же велика должна быть ферма, чтобы оправдать затраты?
Независимо друг от друга, Гриньяр из Delair и Дюфау из AeroVironment пришли к одной и той же приблизительной цифре: 1,000 акров.
«В США, когда у вас появляется более 1,000 акров земли, это становится интересным», — сказал Гриньяр. Дюфау сказал, что на пороге в тысячу акров «производители Среднего Запада действительно начинают видеть полезность системы».
Но оба поспешили добавить, что во многих отношениях специальные культуры сильно отличаются от пропашных культур и демонстрируют более высокую отдачу от инвестиций.
«На самом деле все сводится к доходу на акр», — сказал Дюфау. «Когда вы сравниваете пропашные культуры Среднего Запада и специальные культуры, эти цифры существенно меняются из-за количества усилий и доходов, которые поставлены на карту при выборе специальной культуры 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 дроны для последней и быстрой проверки виноградника размером всего в пять акров.
«Это не обязательно вопрос: «Что вы нашли?» — сказал Дюфау. «Именно то, чего вы не находите, дает вам тот уровень уверенности в том, что вы делаете все возможное, чтобы справиться с этим. … (Не) они могут только обнаружить проблемы, но они также могут лучше спать по ночам, зная, что никаких проблем нет».
Более высокая ценность урожая является одной из причин, по которой компании, производящие дроны, считают, что производители специализированных культур с большей вероятностью купят эту технологию.
«Темп внедрения пропашных культур медленный, и одна из причин этого заключается в том, что, если посмотреть на цену кукурузы, у вас нет инвестиционного потенциала для внедрения такого рода технологии», — сказал Гриньяр.
Элараб из MicaSense сказал, что производители специализированных продуктов, похоже, быстрее адаптируются к этой технологии.
«Высокоценные культуры, такие как виноградники, фруктовые деревья и тому подобное, стали первыми адаптаторами этой технологии», — сказала она. «Также существует большой интерес к другим культурам, таким как кофе и овощи.
«Многие люди интересуются точным земледелием, и существуют разные темпы его внедрения в отношении определенных культур. Рынок растет с каждым годом. Многим людям все больше нравится включать изображения в свои управленческие решения, так что, безусловно, наблюдается значительный рост».
От данных к решению
Крайне важно сделать данные и изображения дронов актуальными для управленческих решений производителей.
«Датчики создают данные», — сказал Сулик из MicaSense. «Что нужно производителям, так это информация. Итак, что нужно отрасли, так это своевременный способ превратить данные в полезную и актуальную информацию. Вот это и надо сгладить. И мы работаем над этим».
Гриньяр из Делара называет эту задачу «узким местом» в данных.
«Идея всего решения состоит в том, чтобы устранить некоторые узкие места в обработке данных на разных этапах рабочего процесса, от сбора до обработки данных – это не бремя консультанта по растениеводству или производителя».
Один из аналитических инструментов создает карту, на которую могут ссылаться производители.
«Мы оцениваем состояние растений и потребности растений в питательных веществах, а затем создаем карту», — сказала она. «Эту карту можно оценить по рецепту, например, карту азота». DT18Ag от Delair также способен подсчитывать растения или выявлять пробелы в посадках.
Но Гриньяр добавил, что алгоритмы не являются универсальными, 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 растений для древесных плодовых культур, который, по словам Дюфау, в марте станет доступен в качестве дополнения к существующей системе примерно через два-три месяца.
Аппликаторы с переменной нормой внесения — еще одна технология, быстро развивающаяся в точном земледелии. По словам Дюфау, возможное использование данных дронов — это возможность передачи данных с дрона на аппликатор удобрений, пестицидов и/или фунгицидов с переменной скоростью. Данные дронов об отдельных растениях объединены с аппликатором с регулируемой нормой внесения, что означает, что отдельные растения получают только те химикаты, которые им необходимы.
Но куда бы ни привели новые технологии, Дюфау считает, что в будущем карты, созданные дронами, станут более точными.
«Вы проходите от листа к листу, от ветки к ветке, в конечном итоге оценивая здоровье растений», — сказал он. «Эти типы точных карт в долгосрочной перспективе будут только улучшаться. И я вижу, что этот тип технологии просто стимулирует некоторые области, особенно в отношении специальных культур, которые на самом деле еще не внедрены».
– Стивен Клоостерман, помощник редактора VGN
На верхнем фото: AeroVironment Quantix с неподвижным крылом имеет функцию вертикального взлета и посадки, аналогичную функции зависающего дрона.