HEA BLO AGR Spraying-drones-variable-rate-application

Дифференцированное внесение удобрений с помощью дронов

Точное земледелие помогло снизить стоимость дозревателя на 20% и достичь 93% точности прогнозов производства сахарного тростника.

Trinoo - компания, которая занимается точным земледелием и специализируется на беспилотном распылении для сельского хозяйства. Она работает с 2018 года и имеет 2-х летний опыт исследований в области использования дронов для распыления продуктов при выращивании сахарного тростника. Компания расположена в крупнейшем районе производства сахарного тростника в Колумбии - департаменте Валле-дель-Каука. В этом районе расположено 14 сахарных заводов, где в среднем в год собирают 240 000 гектаров сахарного тростника.

Снижение количества дозревателя для сахарного тростника и прогноз урожая

Один из самых важных заводов Колумбии хотел повысить эффективность созревания сахарного тростника и получить более точный прогноз производства на гектар своих полей. Специалисты завода решили сотрудничать с компанией Trinoo, и при определении масштабов проекта обе компании разработали протокол исследования, который включал:

  • технологии, которые будут использоваться для получения и последующей обработки изображений
  • время, когда следует делать снимки в зависимости от развития культуры
  • сорта сахарного тростника, которые будут анализироваться, среди прочих факторов

Цель проекта заключалась в сокращении использования созревающих веществ и улучшении прогноза производства тонн сахарного тростника на гектар. Это позволило бы снизить производственные затраты на гектар и улучшить движение денежных средств комбината за счет более точных прогнозов производства на полях за 120 дней до сбора урожая.

Детали проекта

Местоположение:Валле-дель-Каука, Колумбия
Продолжительность проекта:Январь - октябрь 2020 г.
Площадь проекта:600 га
Количество изображений:30 000
ПО:PIX4Dfields
Аппаратное обеспечение:Дрон Parrot Bluegrass для сбора данных
Беспилотник DJI Agras MG-1P для опрыскивания
Камера Parrot Sequoia
Разрешение изображений:8 см/пикс-10 см/пикс
Дрон Parrot Bluegrass, используемый для сбора данных (слева), и дрон DJI Agras MG-1P, используемый для опрыскивания

Внесение дозревателя с помощью беспилотных летательных аппаратов для опрыскивания и карт дифференцированного внесения удобрений

Для процесса созревания на листья культуры из воздуха наносится вещество, способствующее созреванию. Это приводит к концентрации более высокого уровня сахарозы в стебле, что увеличивает производство сахара на тонну собранного с гектара сахарного тростника. Эта работа традиционно проводится с использованием равномерной дозы, не принимая во внимание, что каждая партия, учитывая почвенные условия, режим осадков и агрономическое управление, представляет собой различные уровни развития.

Кроме того, стандартной методологией, используемой до сих пор, является сбор образцов в полевых условиях, которые затем анализируются в лаборатории. Этот процесс достаточно трудоемкий и вызывает вариации из-за сложности получения действительно репрезентативной выборки всей партии.

Ортомозаика сахарного тростника, созданная в PIX4Dfields

Процесс созревания в сочетании с точным земледелием можно осуществлять дифференцированным внесением, распыляя больше или меньше продукта с помощью дрона-распылителя в зависимости от стадии развития культуры. Trinoo предложил снимать изображения с помощью беспилотника и спектральных камер, обрабатывать их и создавать карты дифференцированного опрыскивания в PIX4Dfields для внесения препарата для созревания.

Карта дифференцированного внесения удобрений для сахарного тростника, созданная в PIX4Dfields

Разработка алгоритма прогнозирования производства сахарного тростника

Для этого проекта компания Trinoo разработала алгоритм для расчета количества тонн сахарного тростника на гектар на основе вегетационных индексов и других переменных, которые порекомендовала команда по сбору урожая для сахарного завода. Средний размер участков, подлежащих обследованию, составляет 15 га и это создает некоторые проблемы из-за задержек и отключения дрона в самых отдаленных точках от места проведения эксперимента.

Для разработки алгоритма прогнозирования отправной точкой послужили вегетационные индексы, созданные в PIX4Dfields. Затем необходимо было выполнить процесс формирования паттерна. Он представляет собой идентификацию спектральной характеристики каждого сорта сахарного тростника и его связи с тоннами сахарного тростника на гектар (производство биомассы). Это включает в себя такие переменные, как возраст и сорт анализируемого сахарного тростника.

Карта индекса NDVI, используемая в качестве начальной для разработки алгоритма прогнозирования сахарного тростника

Результаты проекта

Снижение стоимости дозревателя на 20%

Благодаря использованию методов точного земледелия и дронов-опрыскивателей, новая услуга Trinoo, созданная в рамках этого исследовательского проекта, позволила сократить закупку дозревателей для производителей сахарного тростника на 20%.

"Для наших клиентов это будет означать экономию примерно 200 000 долларов США в год. Если говорить о секторе в целом, то для 14 сахарных заводов, расположенных в Валье-дель-Каука, это может привести к экономии от 800 000 до миллиона долларов США в год", - отмечает Фелипе Барни Аранго, координатор по инновациям компании Trinoo.

Команда Trinoo наносит дозреваватель с помощью дрона-распылителя в соответствии с точками, указанными на карте дифференцированного внесения

Достижение 93% точности в прогнозировании производства сахарного тростника

При прогнозировании количества тонн тростника с гектара компания Trinoo достигла точности 93%. "Эта информация может улучшить прогноз денежных потоков компаний, производственное планирование и прогноз продаж для каждого сахарного завода. Это станет возможно, так как в течение 120 дней можно предвидеть количество тонн сахарного тростника, которое будет доставлено с поля. В конечном итоге это дает существенную экономию при планировании потребности в рабочей силе и количестве продукции, которая будет реализована", - заключает Фелипе.

Преимущества PIX4Dfields

Для этого исследования Trinoo обработал 30000 изображений с помощью PIX4Dfields, распределенных по 26 проектам. Они обнаружили следующие преимущества программного обеспечения:

  • Программное обеспечение удобно в использовании и имеет интуитивно понятные функции, облегчающие работу специалисту по обработке изображений.
  • Низкие требования к вычислительным мощностям, позволяющие запускать программу на компьютере с оперативной памятью всего 4 Гб с приемлемой скоростью обработки изображений.
  • Легкий экспорт отчетов, результатов, изображений и полигонов, облегчающий интеграцию работы с другими процессами.
  • Большое разнообразие вегетативных индексов, позволяющее использовать несколько комбинаций анализа.
  • По сравнению с другим программным обеспечением на рынке, которое пробовала команда Trinoo, PIX4Dfields демонстрирует очень хорошее соотношение цена-качество и более высокое удобство использования для неспециалистов в области ГИС-исследований.

PIX4Dfields
Программное обеспечение для точного земледелия

Related articles