В данной серии статей я постараюсь рассказать про большую часть тех вещей, которые присутствуют в цифровизации сельского хозяйства.

Эти статьи предназначены для людей, которым интересна тема агрономии. Возможно вы студент, или уже опытный фермер, в любом случае найдёте для себя что-нибудь интересное или новое. Моя задача объяснить не совсем понятные вещи простым языком.

План:

NDVI и спутниковые снимки.
Карты плодородности.
Дифференцированное внесение.
Система картирования.
Дроны.
Погодные условия.
Спутниковый мониторинг.
Роботизация.
Скаутинг.
Электронная книга полей ЭКИП.
Куда всё идёт.

Пойдём по порядку, “NDVI и спутниковые снимки”. В прошло статье, я рассказывал о том, как за 5 минут получить огромный NDVI снимок. Статья была рассчитана на тех людей, которые уже знают что это и зачем им это нужно, но сейчас расскажу обо всём подробно и доступно.

NDVI

(Normalized Difference Vegetation Index) - нормализованный относительный индекс растительности - простой количественный показатель количества фотосинтетический активной биомассы (обычно называемый вегетационным индексом). Один из самых распространенных и используемых индексов для решения задач, использующих количественные оценки растительного покрова.

Что это такое?

NDVI - это числовой индекс, позволяющий узнать качество и количество растительности на участке поля. Самое раннее сообщение об использовании NDVI было сделано в 1973 году.

Теоретически здоровое растение содержит большое количество хлорофилла и имеет хорошую клетчатую структуру. Что позволяет активно поглощает красный свет и отражает ближний инфракрасный.

Собственно поэтому для его формирования используется снимки c Red - красным и Nir - инфракрасным спектром. По следующей формуле:

Что мы можем увидеть на полях, если приблизить

Снимок позволяет понять, как растёт наш урожай. Значение NDVI варьируются от -1 до 1.

Густая растительность	0.7
Разряженная растительность	0.5
Открытая почва	0.025
Облака	0
Снег и лед	-0.05
Вода	-0.25
Искусственные материалы (бетон, асфальт)	-0.5

То есть, чем выше это значение, тем больше растительности в этой области, но даже в лесах Амазонки максимальное значение не будет 1. Следующая картинка не совсем правильно, но визуально показывает как это происходит.

Что нам это даёт?

Благодаря этому мы видим где на поле есть проблемные места. Это может быть:

Недовнесли удобрения, или не внесли его совсем.
Сам по себе участок может быть проблемным, и тогда нужно искать лимитирующий фактор. Им может быть: рельеф, плохая земля, высокая кислотность почвы. и т.д. В каждой точке и на каждом поле всё индивидуально.
Если на поле есть сгустки с высоким значением индекса, то стоит обследовать этот участок на сорняки.
...

Нужно понимать, что снимок даёт узнать состояние поля на данный момент, но он не показывает причину проблем, её нужно выяснять самостоятельно.

Немного про спутники

Первые снимки из космоса были сделаны во время суборбитального полета ракеты V-2, запущенной США 24 октября 1946 года.

И только почти через 40 лет появилась первая программа непрерывного спутникового наблюдения Земли. Оптические снимки Landsat собирались с разрешением 30 м с начала 1980-х годов. Начиная с Landsat 5, также собирались тепловые инфракрасные изображения (с более грубым пространственным разрешением, чем оптические данные). Спутники Landsat 7, Landsat 8 и Landsat 9 в настоящее время находятся на орбите.

Сейчас самым распространённым спутником является Sentinel 2, запущенный 23 июня 2015, и имеющий уже приемлемое разрешение 10 м. Единственная его проблема по мнению агрономов, это то что снимки публикуются только раз в 2-3 дня. На практике к сожалению пригодные снимки могут появляться гораздо реже, в силу вступают погодные условие и большое количество облаков. Бывает такое, что и по пол месяца поля закрыты облаками и нет возможности оценить происходящее. О том где скачать эти снимки, я рассказывал здесь.

В следующей статье я расскажу следующий этап использования этих снимков, про карты плодородности, поэтому подписывайтесь.

P.s. Не исключаю того факта, что статья по ходу времени может изменяться и дополняться новыми материалами. Поэтому если появились вопросы, то пишите в комментарии, постараюсь дополнить это здесь.

Цифровизация в сельском хозяйстве