Мониторинг сельскохозяйственных земель

В целом, основными темами ДЗЗ в сельском хозяйстве следуют определить:

• Классификация пригодности земли. Инвентаризация сельскохозяйственных участков (кадастр).
• Охрана почвенных ресурсов, оценка земель и планирование землепользования.
• Стихийные бедствия (наводнения, засухи, пожары, оползни и т.д.).
• Пространственное цифровое управление фермами и сельскохозяйственными угодьями.
• Точное земледелие, интеллектуальное земледелие и сбор данных с помощью пространственных цифровых технологий.
• Сельскохозяйственное производство и мониторинг агроэкосистем.
• Защита растений, борьба с вредителями и болезнями.
• Сорняки.
• Инвазивные виды.
• Питательные вещества почвы и управление плодородием, удобрения.
• Управление животноводством и пастбищами.
• Картирование земель по данным мониторинга за десятилетия.

Развитие новых технологий для сбора пространственных данных — беспилотные летательные аппараты, цифровые камеры, спутниковые данные, индикационные датчики и многое другое —их анализ с помощью ГИС обеспечивают расширенные возможности. и значительный импульс для решения и решения современных проблем, стоящих перед сельским хозяйством, а также экологической устойчивостью, в конечном счете продовольственной безопасностью.

Новые инновационные сенсоры, установленные на приборах наблюдения Земли, тракторах и полевых измерительных устройствах, постоянно собирают многовременные и мультиспектральные данные с высоким разрешением, которые дополняют и объединяют данные, собранные с помощью более традиционных подходов. ГИС и другие геопространственные технологии превращают эти данные в информацию, доступную и интерпретируемую фермерами и землевладельцами для принятия эффективных и обоснованных решений.

В то же время геопространственный анализ, сельскохозяйственная аналитика, воздействия человека на окружающую среду имеет решающее значение для лучшего понимания лежащих в его основе взаимосвязей и процессов.

Таким образом ГИС и приложениям пространственного анализа, такие как аэрокосмические данные, геоинформатика и геопространственные технологии, веб-ГИС, GNSS и GPS, IoT, наземные информационные системы, анализ пространственных разведывательных данных, пространственные статистические модели, пространственная интерполяция, геостатистика, нейронные сети и ИИ, использование облачных сервисов для управления пространственными данными, все это передовые технологии исследования всей отрасли сельского хозяйства, именно они прокладывают путь к лучшему пониманию экологических взаимодействий, выявлению ранних признаков деградации окружающей среды, земли, участков и совершенствованию возможностей по оценке рисков, своевременному прогнозированию и реагированию сельхозпроизводителей.

И именно, геопространственный анализ воздействия человека на окружающую среду и его работа на земле имеет решающее значение для лучшего понимания лежащих в основе отношений и процессов создания главных продовольственных продуктов.

Приоритетными новыми технологическими направлениями ДЗЗ в сельском хозяйстве можно определить:

• Технологии фенотипирования для скрининга устойчивости, селекции сельскохозяйственных культур и точного земледелия.
• Технология спектральной визуализации с БПЛА для обнаружения болезней сельскохозяйственных культур.
• Получение биофизических параметров сельскохозяйственных культур с использованием данных дистанционного зондирования.
• Оценка коэффициентов урожая и эвапотранспирации с помощью дистанционного зондирования.
• Точное земледелие с использованием гиперспектральных изображений.
• Математическое моделирование и алгоритмы моделирования роста растений (над и под землей) на основе бесконтактных изображений.
• Приложения глубокого и машинного обучения в данных дистанционного зондирования для мониторинга и управления посевами с использованием систем точного земледелия.
• Сельскохозяйственный мониторинг в режиме, близком к реальному времени.
• Дистанционное зондирование фотосинтеза с помощью индуцированной солнцем флуоресценции хлорофилла и индекса фотохимического отражения.
• Проксимальное и дистанционное зондирование для точного управления посевами.
• Подходы, основанные на данных, и современные методы машинного обучения в поддержку дистанционного зондирования и сельского хозяйства.
• Цифровое сельскохозяйственное производство на основе технологий дистанционного зондирования, приложений искусственного интеллекта и робототехнических систем.
• Синергия аэрокосмических изображений и искусственного интеллекта для сельского хозяйства.
• Модели эвапотранспирации на основе дистанционного зондирования.
• 3D-моделирование и картографирование для точного земледелия.
Современная технология ДЗЗ хорошо иллюстрируется на рисунке ниже.

Преимущества мониторинга сельскохозяйственных угодий:

• оперативность — актуальные фото из космического пространства готовы уже через несколько дней после оформления заявки;
• объективность — полученные из аэрокосмическая информация отличается достоверностью, отражает настоящую картину состояния почвы, растительности;
• единовременность, периодичность — спутники и БПЛА позволяют делать съемку детального разрешения с частой периодичностью;
• единообразие — информация поступает с откалиброванных сенсоров, необходимость в проведении дополнительной обработки, преобразованиях отсутствует;
• обзорность — современные спутники позволяют делать снимки площадей, за счет чего достигается единовременность наблюдения в зонах, находящихся на большом расстоянии друг от друга;
• решение большого количества прикладных задач в сельскохозяйственной сфере.

Примеры применения:

Оценка посевной площади

Одним из важнейших применений дистанционного зондирования в с/х является оценка посевных площадей (картирование). Данные с воздушных и спутниковых датчиков дают точный анализ засаженных территорий и помогают в оценке риска, если должно произойти бедствие или катастрофа.

Нормализованный разностный индекс вегетации (NDVI)
В первую очередь используется для оценки динамики растительности, особенно при определении состояния здоровья сельскохозяйственных культур. С NDVI возрастает возможность понимания фенологии урожая, поскольку он объясняет хронологию урожая и их связь с погодой и климатом (сезоном). NDVI измеряется с помощью математического расчета спектральных полос на спутниковом снимке, который измеряет здоровье растительности, поскольку он имеет надежную корреляцию с зеленой биомассой, указывающей на здоровую растительность или урожай.

«Точечное земледелие»

Для точного земледелия необходим мониторинг почвы. Некоторые критические параметры почвы для оптимизации управления растениеводством включают органическое вещество почвы (SOM), текстуру почвы, уровень pH почвы, содержание влаги и т. д. Технология дистанционного зондирования в сельском хозяйстве обеспечит здоровье растительного покрова, стадию роста, урожайность, биомассу, плотность растительности и минимизацию нагрузки на природную среду. Если вы хотите исследовать изменения модели роста сельскохозяйственных культур, вам необходимо подчеркнуть связь между продуктивностью сельскохозяйственных культур и состоянием почвы. Современные технологии в дистанционном зондировании, такие как «машинное чтение» (условно – искусственный интеллект), нейронные сети, навигация GPS/GLONASS или «Интернет вещей», оказались полезными в этом аспекте.

Мониторинг состояния воды

Ожидается, что из-за спроса на продовольствие площадь орошаемых земель удвоится. Это уменьшит доступность воды, будет способствовать изменению климата и вызовет другие экологические изменения. Следовательно, мониторинг и оценка сельскохозяйственных водных ресурсов имеют решающее значение для достижения устойчивой продовольственной безопасности и развития. Дистанционное зондирование в точном земледелии успешно предоставляет точную и своевременную информацию, например, о водоемах, орошаемых пахотных землях, состоянии посевов и почвенной влаги, а также в различных масштабах. В случае затопления из-за избыточных осадков участки земель с плохой дренажной системой подвержены риску заболачивания, что приводит к основным потерям урожая и урожайности. Оценка убытков по ДЗЗ может помочь в дальнейшем планировании борьбы с ущербом и контрмер для сведения убытков к минимуму.

Определение заражение с/х культур

Распространенными угрозами, с которыми сталкиваются фермеры, являются заражение сельскохозяйственных культур вредителями и сорняками. Дистанционное зондирование в сельском хозяйстве может помочь обнаружить их на ранней стадии и предупредить фермеров о необходимости принятия необходимых контрмер для обеспечения здоровья сельскохозяйственных культур.

Моделирование

Картирования рисков и расчета опасностей путем оценки опасностей, которые завершаются смоделированными компьютерными моделями бедствий. Карты дистанционного зондирования, подготовленные с помощью исторической информации и современной информации, собранной с различных датчиков, помогают в определении областей с высокой вероятностью затопления с высокой степенью опасности. Это помогает в сельском хозяйстве, поскольку регионы с более высоким рейтингом риска не засаживаются и обрабатываются для лучшей защиты, например, от наводнений в следующем сезоне.