Kilka tygodni temu, gdy tylko sprzyjające warunki pogodowe umożliwiły przeprowadzenie badań, rozpoczęliśmy intensywne prace na polach doświadczalnych Podkarpackiego Ośrodka Doradztwa Rolniczego (PODR) w Boguchwale. Na gruntach ornych o powierzchni 17,94 ha, położonych na glebach wysokiej jakości (klasy I, II i IIIa), uprawianych jest około 250 różnych odmian roślin. Każde pole o różnorodnym składzie gleby i zmiennej kondycji roślinności dostarcza nam bogatego materiału do badań. Jak informuje PODR, tematyka doświadczeń odpowiada aktualnym potrzebom praktyki rolniczej w województwie podkarpackim oraz potrzebom instytucji badawczych w całym kraju. Zróżnicowana kondycja pól uprawnych należących do Ośrodka sprawia, że jest to idealny teren do testowania fotogrametrii multispektralnej i zaawansowanej analizy teledetekcyjnej.
Analiza z powietrza – nalot fotogrametryczny
Pierwszy nalot fotogrametryczny przeprowadzony nad obszarem PODR wykazał interesujące zależności i różnice w kondycji roślin, co zainicjowało kolejne naloty mające na celu weryfikację i dokładniejszą analizę uzyskanych wyników. W badaniach wykorzystaliśmy autorskiego drona wielowirnikowego – Heksakopter X-01 – wyposażonego w jeden z najlepszych na rynku sensorów multispektralnych – kamerę Altum firmy Micasense. Urządzenie to pozwala na rejestrowanie danych w różnych zakresach światła, takich jak światło widzialne, bliska podczerwień, kanał czerwonego brzegowego i termowizja, co czyni je idealnym narzędziem do analizowania zdrowia roślin na poziomie detali niedostępnych dla gołego oka.
Kalibracja radiometryczna i obróbka danych
Podczas nalotu zgromadziliśmy również dane potrzebne do przeprowadzenia kalibracji radiometrycznej, która jest kluczowym elementem analizy multispektralnej. Aby dane te były wiarygodne i umożliwiały dokładne porównania, użyliśmy czujnika natężenia światła oraz specjalnego panelu refleksyjnego. Kalibracja radiometryczna jest szczególnie istotna w pomiarach teledetekcyjnych, ponieważ pozwala na dostosowanie zebranych informacji do rzeczywistych warunków atmosferycznych i oświetleniowych.
Po zakończeniu nalotów przystąpiliśmy do obróbki materiału fotogrametrycznego, która obejmuje kalibrację, korekcję i tworzenie ortofotomapy. Powstała ortofotomapa składa się z pasm światła widzialnego, bliskiej podczerwieni, kanału czerwonego brzegowego oraz obrazu termowizyjnego. Taka rozbudowana mapa pozwala na precyzyjne zidentyfikowanie obszarów wymagających szczególnej uwagi. Na podstawie ortofotomapy obliczyliśmy szereg map wskaźnikowych, takich jak NDRE (Normalized Difference Red Edge), MCARI (Modified Chlorophyll Absorption Ratio Index) oraz OSAVI (Optimized Soil-Adjusted Vegetation Index). Każda z tych map dostarcza szczegółowych informacji na temat kondycji roślin i stanu zdrowia upraw, co umożliwia podejmowanie decyzji wspomagających zarządzanie gospodarstwem.
Chmura punktów i numeryczny model pokrycia terenu
Do wyciągnięcia finalnych wniosków wykorzystaliśmy także chmurę punktów oraz numeryczny model pokrycia terenu (NMPT), które umożliwiają dokładne odwzorowanie topografii oraz struktury roślinności. Chmura punktów, stworzona na podstawie zebranych danych, przedstawia przestrzenną wizualizację obszaru, dzięki której możemy zidentyfikować wysokość roślin, a nawet ich gęstość. Numeryczny model pokrycia terenu dostarcza dodatkowych informacji o rzeźbie terenu oraz jego zagospodarowaniu, co ma istotne znaczenie w analizie obszarów uprawnych o zróżnicowanym ukształtowaniu. Przykładowo, na terenie o większym nachyleniu mogą występować problemy z erozją gleby lub nierównomiernym rozkładem wody, które mogą wpływać na rozwój roślin.
Weryfikacja wyników w terenie – obserwacje terenowe
Chociaż wyniki uzyskane dzięki fotogrametrii i teledetekcji dostarczają wielu cennych informacji, w większości przypadków konieczna jest ich weryfikacja w terenie. Na podstawie danych z drona możemy zidentyfikować obszary o lepszej lub gorszej kondycji roślin, ale rzadko możemy od razu wskazać przyczynę problemu. Dlatego w celu uzyskania pełnego obrazu konieczne jest przeprowadzenie obserwacji terenowych oraz połączenie danych teledetekcyjnych z innymi źródłami informacji, takimi jak mapy glebowe i dane o wilgotności gleby. Udając się w miejsca, które na mapach wskaźnikowych wyróżniają się nietypowymi wartościami, możemy potwierdzić obserwacje z drona i ustalić konkretne przyczyny problemów, takich jak choroby roślin, niedobory składników odżywczych lub nieodpowiednie nawodnienie.
Dzięki zebranym informacjom możliwe jest szybkie i precyzyjne wykonanie zabiegów agrotechnicznych, które poprawiają kondycję roślin i wpływają na zwiększenie plonów. Takie zindywidualizowane zabiegi są szczególnie ważne w rolnictwie precyzyjnym, które dąży do minimalizacji strat i optymalizacji użycia środków chemicznych oraz nawozów.
Perspektywy na przyszłość – dalsze etapy badań
Wyniki naszych dotychczasowych badań przeprowadzonych na polach PODR otwierają nowe możliwości w dziedzinie rolnictwa precyzyjnego i technologii teledetekcyjnych. W następnej części artykułu przedstawimy bardziej szczegółowe analizy dotyczące wyników, a także przykłady praktycznych zastosowań wiedzy zgromadzonej podczas badań. Będziemy również konsultować się z doświadczonymi pracownikami PODR, którzy podzielą się swoją wiedzą na temat praktycznych aspektów prowadzenia upraw i interpretacji wyników z perspektywy rolniczej.
Już teraz zapraszamy do dalszej lektury, w której znajdziecie szczegółowe omówienie wyników i dowiecie się, jak połączenie fotogrametrii multispektralnej z doświadczeniem i wiedzą rolniczą może wspierać rolników w dążeniu do lepszych i bardziej zrównoważonych upraw.