Выбор дрона для точного земледелия: возможности и идеи
03.09.2018Аграрный сектор - важная составляющая суверенитета страны, национальной безопасности, а в ряде случаев - экспорта и благосостояния народа. Сегодня эта область нуждается во внедрении высоких технологий: роботизация, дронизация и “точное земледелие” способны существенно увеличить производительность, сократить потребность в сезонных рабочих и минимизировать издержки фермеров.
Источник изображения: .
Летающие беспилотники предоставляют фермерам данные о размерах полей, состоянии посевов и всходов, точной потребности растений в поливе, удобрениях и химикатах. Роботизация становится отправной точкой при развитии отдельных хозяйств и вполне может стать драйвером сельскохозяйственной революции.
Основное назначение сельскохозяйственных БЛА - сбор больших объемов данных, которые, впоследствии, обрабатываются специализированными системами и служат для поддержки принятия решений фермеров.
В настоящее время для анализа состояния посевов часто используется показатель NDVI - нормализованный относительный индекс растительности, вычисляемый по сумме и разности отражений в красном и ближнем инфракрасном диапазоне. Индекс изменяется на протяжении всего цикла выращивания растений: возрастает в начале сезона, нормализуется в период цветения и постепенно снижается во время созревания. Так, например, в том случае, если NDVI оказывается ниже нормы в фазу колошения, можно предположить существенное сокращение будущего урожая.
Зачастую фермеры обращаются к показателю NDRE - нормализованному разностному Red Edge индексу. NDRE демонстрирует фотосинтетическую активность растительного покрова и используется для оценки концентрации азота в листве с использованием ближнего инфракрасного и крайнего красного спектральных каналов.
Ключевые разновидности дронов - аппараты с фиксированным крылом, беспилотники вертолетного типа и мультикоптеры. Системы “самолетного типа” приходят на смену пилотируемой авиации и спутников, в то время как вертолеты и коптеры способны перемещаться на низких высотах. Такие аппараты не только осматривают посевы, но, в ряде случаев, проводят опрыскивание и полив.
Исследователь из Астраханского государственного университета А.В.Кошкаров выделил следующие основные БЛА, используемые для сельскохозяйственной деятельности:
DJI Matrice 100
Источник изображения:
Многие дилерские компании реализуют профессиональную платформу DJI Matrice 100 вместе с подпиской на специальное сельскохозяйственное ПО, дополнительными батареями, мультиспектральными камерами и тепловизорами. Подобный комплект обходится фермерам примерно в $8 тысяч.
В ноябре 2017 года в аграрном секторе Китая уже “трудоустроились” свыше 11 тыс. дронов, 7.5 тыс. - октокоптеры серии Agras MG, несущие на борту распылители и баки с химикатами.
BirdsEyeView FireFLY6 Pro
Источник изображения:
Гибрид BirdsEyeView FireFLY6 Pro предназначен для промышленной аэрофотосъемки и картографирования. Аппарат способен взлетать и садиться вертикально, в горизонтальной плоскости летает “по-самолетному”. Может неподвижно зависать в воздухе и двигаться “задним ходом”.
За один полет дрон способен охватить до 2.42 квадратных километров. Вес полезной нагрузки - до 0.7 кг, время в воздухе - порядка 1 часа.
По данным от 2016 года, устройство в базовой комплектации обходилось в $6 тыс. - “обвес” и прочие фичи приходилось покупать отдельно.
AgBot
Источник изображения:
Время полета дрон - от 26 минут, предельная скорость - порядка 61.7 км/ч, дальность действия - порядка 26.7 км.
Honeycomb AgDrone
Источник изображения:
Аппарат с фиксированным крылом, способный обследовать до 3.47 квадратных километров в час. Стартует с руки и разгоняется до 82 км/ч, оставаясь в воздухе около часа.
Охват за вылет - 344 га/час, разрешение - 2,5 см/пиксель, высота полета - порядка 130 м. Хорошо “дружит” с другими высокотехнологичными сельскохозяйственными системами и не разбивается при падении.
Обойдется “игрушка” как минимум в $10 тысяч.
Trimble UX5 Multispectral UAV
Источник изображения:
За один полет аппарат охватывает до 73 га. Разгоняется до 60 км/ч. Способен формировать цифровую модель поверхности и “собирать” ортомозаику.
eBee SQ, senseFly Ag 360
Источник изображения:
Аппарат eBee SQ охватывает до 200 га за 55 минут и до 1200 га за день работы (за один вылет можно произвести аэрофотосъемку нескольких полей). Высота полета - 120 метров, разрешение - 12 см/пиксель.
Швейцарские дроны приобрели заслуженную любовь американских фермеров за возможность быстрого охвата значительных территорий, работу с массой показателей (NDVI, CCCI, NDRE, MCARI, CWSI) и ПО, которое не только автоматизирует большую часть операций, но и оценивает количество растений, уровень влажности и температуру почвы.
Аппараты способны производить 3D-картирование и генерировать топографические карты, которые в дальнейшем можно загружать в бортовые системы современной сельскохозяйственной техники.
Обойдется такой помощник примерно в $12 тысяч.
The Sentera PHX
Источник изображения:
Время полета Sentera PXH составляет порядка 59 минут, охват - до 280 га. Высота полета - 130 метров, разрешение - 3.8 см/пиксель. Стоимость в зависимости от комплектации - от $11 до $18 тысяч.
Дрон снимает RGB изображения, оценивает индекс NDVI, несет на борту мультиспектральный шестидиапазонный тепловизор, или, при желании, радиометрический термодатчик и сенсор Sentera-Q для картографирования в высоком разрешении.
The Sentera OMNI AG
Источник изображения:
Время полета - порядка 25 минут, скорость 15 м/c. Комплект из дрона, пары батарей и сенсора Double 4K обойдется примерно в $13 тысяч.
The Indago AG
Источник изображения:
Дальность полета - от 2 до 10 км, время в воздухе - около 50 минут. Настоящий американский монстр за $30 тысяч - аппарат определяет потребность растений в удобрениях и СЗР, диагностирует заболевания и выявляет прочие проблемы и их причины.
Sentera NDVI Upgrade for DJI Phantom 4 PRO
Источник изображения:
Компания Sentera также продает решения для владельцев китайских дронов DJI Phantom 4 PRO, Mavic и Inspire, адаптируя аппараты под набор сельскохозяйственных применений.
В 2017 году Sentera представили сенсор Multispectral Double 4K для аппаратов DJI Inspire 1, Matrice 100, 200 и 600: устройство предоставляет фермерам информацию с вегетационными индексами NDVI и NDRE.
До этого, компания представила сенсор Sentera NDVI Single, предназначенный для коптера DJI Phantom 4.
Устройства работают с ПО Sentera AgVault Software, предоставляющим фермерам детализированную информацию о здоровье и состоянии посевов.
SOLO AGCO Edition UAV
Источник изображения:
Время в воздухе - 20-25 минут, полностью автономное пилотирование. Стоимость начинается от $8 тыс. - впрочем, для полноценной работы комплекса потребуется вложить несколько больше. Аппарат подходит для формирования HD ортофотопланов, NDVI-карт и карт состояния растений.
AgEagle RX60, RX47
AgEagle RX60, источник изображения:
AgEagle RX47, источник изображения:
Аппараты AgEagle RX-47 и RX-60 за один полет покрывают соответственно 1 и 1.62 квадратных километра. RX-60 запускается с катапульты. Стоит аппарат по меньшей мере $17 тысяч.
Дроны взлетают, совершают аэрофотосъемку и садятся в полностью автономном режиме. Аппараты позволяют выявить на поле критические участки, в которых следует применять удобрения или средства защиты растений.
Почему дроны еще не стали обязательным инструментом земледелия
Основные препятствия на пути массового использования подобных аппаратов - их высокая стоимость (особенно дорого фермерам и прочим “дроноводам” обходятся мультиспектральные камеры), малая эффективность аккумуляторов и бюрократические механизмы развитых стран.
В отличие от спутниковых систем, беспилотники могут собрать все необходимые данные в любой момент и практически в любых погодных условиях, что существенно облегчает жизнь фермеров - реагировать на любые изменения и принимать решения можно не интуитивно, как в былые годы, а с опорой на количественную оценку всех значимых показателей и ее динамические изменения.
При выборе дрона для точного земледелия, необходимо учесть ряд важных факторов.
В первую очередь, внимание следует обратить на размеры фермерского хозяйства и требуемую частоту измерений: в ряде случаев, вместо приобретения аппарата, достаточно будет обратиться к соответствующей компании-оператору дронов и заказать требуемую услугу. Площадь территории и климатические условия региона определяют тип дрона (здесь следует обратить внимание на ТТХ аппарата и его работу, например, в условиях сильного ветра).
Специализированное ПО играет не меньшую, а зачастую и большую роль, чем сами дроны - именно оно позволяет собрать все необходимые данные и грамотно обработать полученные снимки. Здесь же следует обратить внимание и на возможность экспорта полученных данных в ПО других производителей.
При выборе аппаратов стоит обратить внимание на наличие у них креплений для требуемых камер: речь может идти о внешних цифровых камерах, мультиспектральных камерах и т.д. Чем больше камер идет в комплекте с дроном, тем больше стоит такой набор.
В ряде стран для использования БЛА в сельском хозяйстве фермерам требуется разрешение регуляторов. Речь идет, в частности, о России, США и Объединенном Королевстве. Помимо этого, стоит обратить внимание на наличие инструкций и советов по использованию соответствующего дрона, а также на возможность интегрирования аппарата в действующие информационные системы фермы - если, конечно, такие системы там есть.
По материалам: ; ; ; ; . ++
