Před několika lety se technologie dronů zdála být nedostupným zařízením pro chudé farmářské komunity, ale postupně se věci hodně změnily.
V současnosti se drony používají v zemědělství pro různé základní zemědělské operace, jako je správa a monitorování plodin, detekce plevele, plánování zavlažování, detekce chorob, postřiky pesticidy a shromažďování dat z pozemních senzorů.
Nasazení dronů v přesném zemědělství je nákladově efektivní a časově úsporná technologie, která může pomoci zlepšit produktivitu farmy, výnosy plodin a ziskovost v zemědělských systémech. Drony usnadňují hospodaření v zemědělství, sledování plevele a poškození škůdci; tím pomáhají rychle čelit těmto výzvám.
Drony lze efektivně používat na malých polích v nízkých nadmořských výškách s vyšší přesností a nižšími náklady než tradiční letadla s posádkou. Použití dronů pro správu plodin může poskytnout přesná data v reálném čase o konkrétním místě.
Kromě toho mohou drony nabízet snímky plodiny ve vysokém rozlišení, které pomáhají při hospodaření s plodinami, jako je detekce chorob, monitorování zemědělství, zjišťování variability v reakci plodin na zavlažování, řízení plevele a snížení počtu herbicidů.
Plánování zavlažování
Pro určení potřeby zavlažování je třeba monitorovat čtyři faktory:1) Dostupnost půdní vody; 2) Potřeba vody pro plodiny, která představuje množství vody potřebné pro různé plodiny k optimálnímu růstu; 3) množství srážek; 4) Účinnost závlahového systému. Tyto faktory lze kvantifikovat pomocí dronů k měření vlhkosti půdy, teploty rostlin a evapotranspirace. Například prostorové rozložení povrchové vlhkosti půdy lze odhadnout pomocí multispektrálních snímků s vysokým rozlišením pořízených dronem v kombinaci s pozemním vzorkováním. Index vodního stresu v plodinách lze také vypočítat pro určení oblastí ohrožených vodou pomocí termálních snímků z dronů.
Detekce chorob rostlin
Podle odhadů mají v USA ztráty na úrodě způsobené chorobami rostlin za následek přibližně 33 miliard USD v ročních ztrátách příjmů. Drony lze použít pro tepelné dálkové snímání k předsymptomatickému sledování prostorových a časových vzorců chorob plodin během různých fází vývoje choroby. Zemědělci tak mohou snížit ztráty na úrodě. Například letecké termosnímky lze použít k detekci raného stádia vývoje půdní houby.
Mapování textury půdy
Vlastnosti půdy, jako je struktura půdy, mohou indikovat kvalitu půdy, která zase ovlivňuje produktivitu plodin. Termální snímky z dronů mohou kvantifikovat texturu půdy měřením rozdílů v povrchové teplotě země za relativně homogenních klimatických podmínek.
Mapování pokryvu zbytků a zpracování půdy
Zbytky plodin jsou nezbytné pro ochranu půdy tím, že poskytují na zemědělských polích ochrannou vrstvu, která chrání půdu před větrem a vodou. Přesné posouzení rostlinných zbytků je nezbytné pro správné provádění postupů konzervačního zpracování půdy. Letecké termosnímky mohou jasně vysvětlit více než 95 % variability množství pokryvu rostlinných zbytků ve srovnání se 77 % při použití viditelných a blízkých IR snímků.
Mapování dlaždice pole
Dlažbové drenážní systémy odstraňují přebytečnou vodu z polí, a proto poskytují ekologické a ekonomické výhody. Efektivní monitorování odtoků z dlaždic může farmářům a správcům přírodních zdrojů pomoci lépe zmírnit jakékoli nepříznivé environmentální a ekonomické dopady. Měřením teplotních rozdílů v poli mohou termální snímky z dronů poskytnout další příležitosti při mapování polí.
Mapování zralosti plodin
Drony mohou být praktickou technologií pro sledování zralosti plodin pro určení doby sklizně, zejména když nelze sklidit celou plochu v dostupném čase. Například vizuální a infračervené snímky z dronů ze zkušebních oblastí ječmene v Lundavra v Austrálii byly použity k mapování dvou primárních růstových fází ječmene a prokázaly přesnost klasifikace 83,5 %.
Mapování výnosu plodin
Zemědělci vyžadují přesný a včasný odhad výnosu plodin z několika důvodů, včetně pojištění plodin, plánování sklizně a požadavků na skladování a rozpočtování peněžních toků. Snímky z dronů se používají k odhadu výnosu a celkové biomasy plodin rýže v Thajsku. Snímky z dronu také předpovídají výnosy zrna kukuřice v prvních až středních fázích růstu plodin v Německu.
Výzvy
Existuje několik problémů při nasazování dronů v PA:
- Termální kamery mají špatné rozlišení a jsou drahé. Cena se pohybuje od 2000 do 50 000 USD v závislosti na kvalitě a funkčnosti a většina termokamer má rozlišení 640 x 480 pixelů.
- Tepelné letecké snímky mohou být ovlivněny mnoha faktory, jako je vlhkost v atmosféře, vzdálenost fotografování a další emitované a odražené zdroje tepelného záření. Kalibrace leteckých senzorů je proto zásadní pro získání vědecky spolehlivých povrchových teplot objektů.
- Odečty teploty prostřednictvím leteckých senzorů mohou být ovlivněny růstovými fázemi plodin. Když jsou rostliny na začátku vegetačního období malé a řídké, může být měření teploty ovlivněno odrazem od povrchu půdy.
- Za nepříznivého počasí, jako je extrémní vítr, déšť a bouře, je nasazení dronů v aplikacích PA velkou výzvou. Za těchto podmínek mohou drony ve svých misích selhat. Malé drony proto nemohou fungovat v extrémních povětrnostních podmínkách a nemohou během těchto podmínek ani snímat.
- Jednou z kritických výzev je schopnost lehkých dronů nést vysokou hmotnost, což omezuje schopnost dronů nést integrovaný systém, který zahrnuje více senzorů, vysoké rozlišení a termokamery.
- Drony mají krátkou životnost baterie, obvykle méně než 1 hodinu. Proto jsou omezení výkonu dronů jednou z výzev při používání dronů v PA. Dalším problémem, když se drony používají k pokrytí velkých oblastí, je to, že se musí mnohokrát vrátit do nabíjecí stanice pro dobití.