För några år sedan verkade drönartekniken vara en oåtkomlig anläggning för fattiga jordbrukssamhällen, men gradvis har saker och ting förändrats mycket.
För närvarande används drönare inom jordbruksfältet för olika viktiga jordbruksoperationer som grödahantering och övervakning, ogräsdetektering, bevattningsplanering, sjukdomsdetektering, besprutning av bekämpningsmedel och insamling av data från marksensorer.
Utplaceringen av drönare i precisionsjordbruk är en kostnadseffektiv och tidsbesparande teknik som kan hjälpa till att förbättra jordbrukets produktivitet, skördar och lönsamhet i jordbrukssystem. Drönare underlättar jordbrukshantering, ogräsövervakning och skadedjursskador; därigenom hjälper de till att möta dessa utmaningar snabbt.
Drönare kan effektivt användas för små odlingsfält på låg höjd med högre precision och låg kostnad än traditionella bemannade flygplan. Att använda drönare för grödor kan ge exakta och realtidsdata om en specifik plats.
Dessutom kan drönare erbjuda högupplösta bilder för grödan för att hjälpa till med grödor, såsom sjukdomsdetektering, övervakning av jordbruk, upptäcka variationen i grödans reaktion på bevattning, ogräshantering och minska antalet herbicider.
Schemaläggning för bevattning
Fyra faktorer måste övervakas för att fastställa ett behov av bevattning:1) Tillgång till jordvatten; 2) Grödans vattenbehov, vilket representerar den mängd vatten som de olika grödorna behöver för att växa optimalt; 3) Nederbördsmängd; 4) Bevattningssystemets effektivitet. Dessa faktorer kan kvantifieras genom att använda drönare för att mäta markfuktighet, växtbaserad temperatur och evapotranspiration. Till exempel kan den rumsliga fördelningen av ytfuktighet i marken uppskattas med hjälp av högupplösta multispektrala bilder tagna av en drönare i kombination med markprovtagning. Grödans vattenstressindex kan också beräknas för att bestämma vattenstressade områden genom att använda termiska drönarbilder.
Detektering av växtsjukdomar
Enligt uppskattningar, i USA, resulterar skördeförlusterna orsakade av växtsjukdomar i cirka 33 miljarder dollar i årliga förlorade intäkter. Drönare kan användas för termisk fjärranalys för att övervaka växtsjukdomars rumsliga och tidsmässiga mönster pre-symptomatiskt under olika sjukdomsutvecklingsfaser. Därför kan bönder minska skördförlusterna. Till exempel kan termiska flygbilder användas för att upptäcka tidigt utvecklingsstadium av markburen svamp.
Kartering av jordstruktur
Markegenskaper, såsom markens struktur, kan indikera markkvaliteten som i sin tur påverkar grödans produktivitet. Drönarvärmebilder kan kvantifiera markens struktur genom att mäta skillnaderna i markytans temperatur under relativt homogena klimatförhållanden.
Kartläggning av rester och jordbearbetning
Skörderester är viktiga för att bevara marken genom att tillhandahålla ett skyddande lager på jordbruksfält som skyddar marken från vind och vatten. En korrekt bedömning av skörderester är nödvändig för korrekt genomförande av bevarandebearbetningsmetoder. Värmebilder från flyg kan tydligt förklara mer än 95 % av variationen i mängden skörderester, jämfört med 77 % med synliga och nära IR-bilder.
Mappning av fältbrickor
Kakeldräneringssystem tar bort överflödigt vatten från fälten och ger därför ekologiska och ekonomiska fördelar. Effektiv övervakning av kakelavlopp kan hjälpa jordbrukare och naturresursförvaltare att bättre mildra eventuella negativa miljömässiga och ekonomiska effekter. Genom att mäta temperaturskillnader inom ett fält kan termiska drönarbilder ge ytterligare möjligheter vid kartläggning av fältplattor.
Mappning av grödor
Drönare kan vara en praktisk teknik för att övervaka grödans mognad för att bestämma skördetiden, särskilt när hela området inte kan skördas inom den tillgängliga tiden. Exempelvis användes visuella och infraröda bilder från drönare från kornförsöksområden i Lundavra, Australien, för att kartlägga två primära tillväxtstadier av korn och visade en klassificeringsnoggrannhet på 83,5 %.
Mappning av skördeavkastning
Jordbrukare kräver noggrann, tidig uppskattning av skörden av flera skäl, inklusive skördeförsäkring, planering av skörde- och lagringsbehov och kassaflödesbudgetering. Drönarbilder används för att uppskatta avkastningen och den totala biomassan av risgrödor i Thailand. Drönarbilder förutsäger också majskornsskörd i Tysklands tidiga till mellansäsongens tillväxtstadier för grödor.
Utmaningar
Det finns flera utmaningar i utplaceringen av drönare i PA:
- Värmekameror har dålig upplösning och de är dyra. Priset varierar från $2000-$50.000 beroende på kvalitet och funktionalitet, och majoriteten av värmekameror har en upplösning på 640 pixlar gånger 480 pixlar.
- Termiska flygbilder kan påverkas av många faktorer, såsom fukt i atmosfären, fotograferingsavstånd och andra emitterade och reflekterade värmestrålningskällor. Därför är kalibrering av antennsensorer avgörande för att extrahera vetenskapligt tillförlitliga yttemperaturer på föremål.
- Temperaturavläsningar genom luftsensorer kan påverkas av grödans tillväxtstadier. När plantorna är små och glesa i början av växtsäsongen kan temperaturmätningar påverkas av reflektans från jordytan.
- I ogynnsamt väder, som extrem vind, regn och stormar, är utplaceringen av drönare i PA-applikationer en stor utmaning. Under dessa förhållanden kan drönare misslyckas i sina uppdrag. Därför kan små drönare inte fungera under extrema väderförhållanden och kan inte ens ta avläsningar under dessa förhållanden.
- En av de kritiska utmaningarna är lätta drönares förmåga att bära en högviktsnyttolast, vilket begränsar drönarnas förmåga att bära ett integrerat system som inkluderar flera sensorer, högupplösta och värmekameror.
- Drones har en kort batteritid, vanligtvis mindre än 1 timme. Därför är kraftbegränsningarna för drönare en av utmaningarna med att använda drönare i PA. En annan utmaning, när drönare används för att täcka stora ytor, är att den behöver återvända många gånger till laddstationen för att laddas.