Мониторинг вегетационных индексов (NDVI) в сельском хозяйстве
05.12 2019
Неотъемлемой частью любого современного агропредприятия является планирование агроопераций и оперативный мониторинг состояния посевов. Он позволяет своевременно выявлять отклонения в росте и развитии растений, определять причины этих отклонений и принимать соответствующие управленческие решения. На сегодняшний день есть много способов мониторинга посевов в течение сезона. Это выход агронома в поле, анализ проб почвы, использование данных с дронов и спутников и т. д. При самостоятельном обследовании существует ряд трудностей. Ранней весной проехать к полям еще невозможно, хотя планировать работы нужно исходя из текущего состояния культуры, а в разгар сезона растения могут достигать двух и более метров в высоту, что существенно усложняет анализ посевов в принципе. В итоге невозможно увидеть целостную картину по всему полю, что может привести к потерям урожая.
На помощь приходит спутниковый мониторинг посевов. Это технология наблюдения за изменениями индекса вегетации, полученного с помощью анализа спутниковых снимков. В сельском хозяйстве наиболее распространен нормализованный относительный вегетационный индекс NDVI (англ. Normalized Difference Vegetation Index), который характеризует плотность растительности и позволяет аграриям оценить всхожесть, рост, наличие сорняков или болезней, а также спрогнозировать продуктивность полей. Показатели индекса формируются через спутниковые снимки зеленой массы, которая поглощает электромагнитные волны в видимом красном диапазоне и отражает их в ближнем инфракрасном. Чем больше листовая поверхность растений и чем больше хлорофилла, то есть зеленого пигмента в листьях, тем сильнее растения поглощают попадающий на них красный свет и меньше его отражают. В результате можно получить полноценный спектральный анализ и выявить участки, которые нуждаются в пересеве, внесении СЗР или удобрений.
Для более детального изучения факторов, влияющих на развитие культуры, команда Soft.Farm добавила в функционал системы возможность проводить анализ и по другим вегетационным индексам. Помимо NDVI, можно использовать индексы EVI (Enhanced Vegetation Index), GNDVI (Green Normalized Difference Vegetation Index), CVI (Chlorophyll Vegetation Index), а также True Color, которые характеризуют различные качественные и количественные показатели в соответствии с потребностями конкретного предприятия.
Индексы применяются при оценке состояния посевов в определенный момент времени или в динамике. Они изменяются весь сезон и их значения отличаются во время роста, цветения и созревания растений. В начале вегетации индекс нарастает, в момент цветения его рост останавливается, затем, по мере созревания, снижается. В зависимости от факторов и условий плодородия почвы, метеоусловий и технологии возделывания культур скорость развития биомассы будет разной. Перед посевом главным образом анализируется состояние почвы для качественного проведения предпосевной обработки грунта. На этапе всхожести рассматривается уровень потерь растений и определяется потребность в подсеве или пересеве. В конце вегетационного периода с помощью анализа спутниковых снимков можно уточнить сроки сбора и окончательно спрогнозировать урожайность.
Большим преимуществом использования спутниковых снимков в Soft.Farm является их ретроспективность. Если нужный участок находится в «поле зрения» спутника, можно получить историю такого участка за последние несколько лет, что позволит обозначить динамику развития биомассы на определенных полях, а также наиболее и наименее продуктивные зоны. Если на одном и том же участке поля спектральные снимки демонстрируют проблемы из года в год, агроному будет легче выявлять различные факторы, мешающие развитию растений, и устранять или уменьшать их влияние. Проведение анализа индекса NDVI по годам поможет оптимально сформировать севооборот или, например, принять решение, вкладывать ли средства для внесения удобрений или засеять многолетние травы для кормов.
Soft.Farm использует снимки с разных спутников, отличающихся своей специализацией и периодичностью прохождения над конкретной областью Земли. Это Landsat8 и Sentinel2, которые отвечают за дистанционное зондирование.
Одной из особенностей анализа снимков в Soft.Farm является автоматический подсчет площадей с разной вегетацией, а также возможность группировать снимки по полю, культуре или дате. Используя спутник, можно определять те участки, где нужно вносить большие нормы удобрения, а также создавать электронные карты заданий для техники. Такие карты используются для дифференциального внесения. Тщательный анализ различных факторов при построении карты заданий позволяет существенно сократить расход удобрений или СЗР, снизить стоимость производственного процесса, избежать негативных последствий, связанных, например, с «перекармливанием» растений и т. д. В абсолютном большинстве случаев необходимо провести зонирование поля, которое невыполнимо без возможности наблюдать ситуацию в целом.
Технологии с каждым днем упрощают и совершенствуют работу аграриев. Мониторинг с применением спутников становится обычным делом и революционным образом меняет облик сельского хозяйства. Аграрию остается наблюдать за посевами в течение всего вегетационного периода и выявлять отклонения. Полученные данные помогают определить проблемные участки на поле для внедрения точного земледелия.
К списку новостей