يمكن للطائرات بدون طيار أن تحمل مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار عن بعد، والتي يمكنها الحصول على معلومات متعددة الأبعاد وعالية الدقة عن الأراضي الزراعية وتحقيق مراقبة ديناميكية لأنواع متعددة من معلومات الأراضي الزراعية. تتضمن هذه المعلومات بشكل أساسي معلومات التوزيع المكاني للمحاصيل (توطين الأراضي الزراعية، وتحديد أنواع المحاصيل، وتقدير المساحة والمراقبة الديناميكية للتغيير، واستخراج البنية التحتية الميدانية)، ومعلومات نمو المحاصيل (البارامترات المظهرية للمحاصيل، والمؤشرات الغذائية، والإنتاجية)، وعوامل إجهاد نمو المحاصيل (رطوبة الحقل والآفات والأمراض) الديناميكيات.
المعلومات المكانية للأراضي الزراعية
تتضمن معلومات الموقع المكاني للأراضي الزراعية الإحداثيات الجغرافية للحقول وتصنيفات المحاصيل التي يتم الحصول عليها من خلال التمييز البصري أو التعرف الآلي. ويمكن تحديد حدود الحقل عن طريق الإحداثيات الجغرافية، كما يمكن تقدير مساحة الزراعة. إن الطريقة التقليدية لرقمنة الخرائط الطبوغرافية باعتبارها الخريطة الأساسية للتخطيط الإقليمي وتقدير المنطقة تتسم بسوء التوقيت، والفرق بين موقع الحدود والوضع الفعلي كبير ويفتقر إلى الحدس، وهو ما لا يفضي إلى تنفيذ الزراعة الدقيقة. يمكن للاستشعار عن بعد بالطائرات بدون طيار الحصول على معلومات شاملة عن الموقع المكاني للأراضي الزراعية في الوقت الفعلي، وهو ما يتمتع بمزايا لا تضاهى للطرق التقليدية. يمكن للصور الجوية من الكاميرات الرقمية عالية الوضوح أن تدرك تحديد وتحديد المعلومات المكانية الأساسية للأراضي الزراعية، كما أن تطوير تكنولوجيا التكوين المكاني يحسن دقة وعمق البحث عن معلومات موقع الأراضي الزراعية، ويحسن الدقة المكانية أثناء إدخال معلومات الارتفاع ، والذي يحقق مراقبة أدق للمعلومات المكانية للأراضي الزراعية.
معلومات نمو المحاصيل
يمكن وصف نمو المحاصيل بمعلومات عن السمات المظهرية والمؤشرات الغذائية والإنتاجية. تشمل المعلمات المظهرية الغطاء النباتي، ومؤشر مساحة الأوراق، والكتلة الحيوية، وارتفاع النبات، وما إلى ذلك. وهذه المعلمات مترابطة وتميز مجتمعة نمو المحاصيل. هذه المعلمات مترابطة وتميز بشكل جماعي نمو المحاصيل وترتبط بشكل مباشر بالإنتاج النهائي. وهي تهيمن على أبحاث مراقبة معلومات المزرعة وقد تم إجراء المزيد من الدراسات.
1) المعلمات المظهرية المحاصيل
مؤشر مساحة الورقة (LAI) هو مجموع مساحة الورقة الخضراء أحادية الجانب لكل وحدة مساحة سطحية، والذي يمكن أن يصف بشكل أفضل امتصاص المحصول واستخدام الطاقة الضوئية، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بتراكم مواد المحصول والإنتاج النهائي. يعد مؤشر مساحة الأوراق أحد عوامل نمو المحاصيل الرئيسية التي تتم مراقبتها حاليًا بواسطة الاستشعار عن بعد بالطائرات بدون طيار. يعد حساب مؤشرات الغطاء النباتي (مؤشر نسبة الغطاء النباتي، مؤشر الغطاء النباتي الطبيعي، مؤشر الغطاء النباتي لتكييف التربة، مؤشر الاختلاف في الغطاء النباتي، وما إلى ذلك) باستخدام بيانات متعددة الأطياف وإنشاء نماذج الانحدار باستخدام بيانات الحقيقة الأرضية طريقة أكثر نضجًا لعكس المعلمات المظهرية.
ترتبط الكتلة الحيوية الموجودة فوق الأرض في مرحلة نمو المحاصيل المتأخرة ارتباطًا وثيقًا بكل من الإنتاجية والجودة. في الوقت الحاضر، لا يزال تقدير الكتلة الحيوية بواسطة الاستشعار عن بعد بالطائرات بدون طيار في الزراعة يستخدم في الغالب بيانات متعددة الأطياف، ويستخرج المعلمات الطيفية، ويحسب مؤشر الغطاء النباتي للنمذجة؛ تتمتع تقنية التكوين المكاني بمزايا معينة في تقدير الكتلة الحيوية.
2) المؤشرات الغذائية للمحاصيل
تتطلب المراقبة التقليدية للحالة التغذوية للمحاصيل أخذ عينات ميدانية وتحليل كيميائي داخلي لتشخيص محتوى العناصر الغذائية أو المؤشرات (الكلوروفيل والنيتروجين وما إلى ذلك)، في حين يعتمد الاستشعار عن بعد بالطائرات بدون طيار على حقيقة أن المواد المختلفة لها خصائص محددة لامتصاص الانعكاس الطيفي للمحاصيل. تشخبص. تتم مراقبة الكلوروفيل على أساس أنه يمتلك منطقتين امتصاص قويتين في نطاق الضوء المرئي، وهما الجزء الأحمر من 640-663 نانومتر والجزء الأزرق البنفسجي من 430-460 نانومتر، في حين أن الامتصاص ضعيف عند 550 نانومتر. يتغير لون الأوراق وخصائص نسيجها عندما تكون المحاصيل ناقصة، واكتشاف الخصائص الإحصائية للون والملمس المتوافقة مع أوجه القصور المختلفة والخصائص ذات الصلة هو مفتاح مراقبة المغذيات. على غرار رصد معلمات النمو، لا يزال اختيار النطاقات المميزة ومؤشرات الغطاء النباتي ونماذج التنبؤ هو المحتوى الرئيسي للدراسة.
3) إنتاجية المحاصيل
إن زيادة إنتاجية المحاصيل هي الهدف الرئيسي للأنشطة الزراعية، والتقدير الدقيق للعائد مهم لكل من الإنتاج الزراعي وإدارات صنع القرار الإداري. لقد حاول العديد من الباحثين إنشاء نماذج لتقدير الإنتاجية بدقة تنبؤية أعلى من خلال التحليل متعدد العوامل.
الرطوبة الزراعية
غالبًا ما تتم مراقبة رطوبة الأراضي الزراعية عن طريق طرق الأشعة تحت الحمراء الحرارية. في المناطق ذات الغطاء النباتي العالي، يؤدي إغلاق ثغور الأوراق إلى تقليل فقدان الماء بسبب النتح، مما يقلل من تدفق الحرارة الكامن على السطح ويزيد من تدفق الحرارة المعقول على السطح، والذي بدوره يؤدي إلى زيادة في درجة حرارة المظلة، وهو ما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الغطاء النباتي. تعتبر درجة حرارة مظلة النبات. وبما أن انعكاس توازن طاقة المحاصيل في مؤشر الإجهاد المائي يمكن أن يحدد العلاقة بين محتوى الماء في المحصول ودرجة حرارة المظلة، فإن درجة حرارة المظلة التي يحصل عليها مستشعر الأشعة تحت الحمراء الحرارية يمكن أن تعكس حالة الرطوبة في الأراضي الزراعية؛ يمكن استخدام التربة العارية أو الغطاء النباتي في مناطق صغيرة لعكس رطوبة التربة بشكل غير مباشر مع درجة حرارة السطح السفلي، وهو المبدأ القائل: الحرارة النوعية للماء كبيرة، ودرجة حرارة الحرارة بطيئة في التغيير، لذلك يمكن أن ينعكس التوزيع المكاني لدرجة حرارة السطح تحت السطح خلال النهار بشكل غير مباشر في توزيع رطوبة التربة. ولذلك، فإن التوزيع المكاني لدرجة الحرارة تحت السطح خلال النهار يمكن أن يعكس بشكل غير مباشر توزيع رطوبة التربة. في مراقبة درجة حرارة المظلة، تعتبر التربة العارية عامل تدخل مهم. قام بعض الباحثين بدراسة العلاقة بين درجة حرارة التربة العارية والغطاء الأرضي للمحاصيل، وأوضحوا الفجوة بين قياسات درجة حرارة المظلة الناجمة عن التربة العارية والقيمة الحقيقية، واستخدموا النتائج المصححة في مراقبة رطوبة الأراضي الزراعية لتحسين دقة الرصد. نتائج. في الإدارة الفعلية لإنتاج الأراضي الزراعية، يعد تسرب رطوبة الحقل أيضًا محور الاهتمام، وكانت هناك دراسات تستخدم أجهزة تصوير الأشعة تحت الحمراء لمراقبة تسرب الرطوبة في قناة الري، ويمكن أن تصل الدقة إلى 93%.
الآفات والأمراض
استخدام مراقبة الانعكاس الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة للآفات والأمراض النباتية، استنادًا إلى: انعكاس الأوراق في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة بواسطة الأنسجة الإسفنجية والتحكم في أنسجة السياج، والنباتات الصحية، وهاتين الفجوات النسيجية مليئة بالرطوبة والتمدد ، هو عاكس جيد للإشعاعات المختلفة. عندما يتلف النبات، تتلف الورقة، وتذبل الأنسجة، ويقل الماء، ويقل انعكاس الأشعة تحت الحمراء حتى يضيع.
يعد رصد درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء الحرارية أيضًا مؤشرًا مهمًا لآفات وأمراض المحاصيل. النباتات في ظروف صحية، وذلك بشكل رئيسي من خلال التحكم في فتح وإغلاق ثغور الأوراق وتنظيم النتح، للحفاظ على استقرار درجة حرارتها؛ في حالة المرض، سوف تحدث تغيرات مرضية، وتفاعلات العامل الممرض مع المضيف في العامل الممرض على النبات، وخاصة على الجوانب المتعلقة بالنتح، فإن التأثير سيحدد الجزء المصاب من ارتفاع درجة الحرارة وانخفاضها. بشكل عام، استشعار النبات يؤدي إلى تحرير فتحة الثغور، وبالتالي يكون النتح أعلى في المنطقة المريضة منه في المنطقة السليمة. ويؤدي النتح القوي إلى انخفاض درجة حرارة المنطقة المصابة وارتفاع الفرق في درجات الحرارة على سطح الورقة عنها في الورقة العادية حتى تظهر بقع نخرية على سطح الورقة. تموت الخلايا الموجودة في المنطقة الميتة تمامًا، ويفقد النتح تمامًا في ذلك الجزء، وتبدأ درجة الحرارة في الارتفاع، ولكن نظرًا لأن بقية الورقة تبدأ في الإصابة، فإن فرق درجة الحرارة على سطح الورقة يكون دائمًا أعلى من الفرق في درجة الحرارة على سطح الورقة. نبات صحي.
معلومات أخرى
في مجال مراقبة معلومات الأراضي الزراعية، تتمتع بيانات الاستشعار عن بعد للطائرات بدون طيار بمجموعة واسعة من التطبيقات. على سبيل المثال، يمكن استخدامه لاستخراج المنطقة المتساقطة من الذرة باستخدام ميزات نسيج متعددة، ويعكس مستوى نضج الأوراق أثناء مرحلة نضج القطن باستخدام مؤشر NDVI، وإنشاء خرائط وصفات تطبيق حمض الأبسيسيك التي يمكنها توجيه رش حمض الأبسيسيك بشكل فعال على القطن لتجنب الإفراط في استخدام المبيدات الحشرية، وما إلى ذلك. وفقًا لاحتياجات مراقبة الأراضي الزراعية وإدارتها، يعد الاتجاه الحتمي للتنمية المستقبلية للزراعة المعلوماتية والرقمية هو استكشاف معلومات بيانات الاستشعار عن بعد للطائرات بدون طيار بشكل مستمر وتوسيع مجالات تطبيقها.
وقت النشر: 24 ديسمبر 2024