โดรนสามารถติดตั้งเซ็นเซอร์สำรวจระยะไกลได้หลากหลายชนิด ซึ่งสามารถรับข้อมูลพื้นที่เพาะปลูกแบบหลายมิติที่มีความแม่นยำสูง และตรวจสอบข้อมูลพื้นที่เพาะปลูกได้หลายประเภทแบบไดนามิก ข้อมูลเหล่านี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยข้อมูลการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของพืช (การระบุตำแหน่งพื้นที่เพาะปลูก การระบุชนิดพันธุ์พืช การประมาณพื้นที่และการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิก การสกัดโครงสร้างพื้นฐานในแปลงเพาะปลูก) ข้อมูลการเจริญเติบโตของพืช (พารามิเตอร์ทางฟีโนไทป์ของพืช ตัวบ่งชี้ทางโภชนาการ ผลผลิต) และปัจจัยความเครียดในการเจริญเติบโตของพืช (ความชื้นในแปลงเพาะปลูก ศัตรูพืช และโรคพืช)
ข้อมูลเชิงพื้นที่พื้นที่เกษตรกรรม
ข้อมูลตำแหน่งเชิงพื้นที่ของพื้นที่เพาะปลูกประกอบด้วยพิกัดทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่เพาะปลูก และการจำแนกประเภทพืชผลที่ได้จากการแยกแยะด้วยสายตาหรือการรู้จำด้วยเครื่องจักร ขอบเขตพื้นที่เพาะปลูกสามารถระบุได้ด้วยพิกัดทางภูมิศาสตร์ และสามารถประมาณพื้นที่เพาะปลูกได้ วิธีการดั้งเดิมที่ใช้แผนที่ภูมิประเทศเป็นดิจิทัลเป็นแผนที่พื้นฐานสำหรับการวางแผนระดับภูมิภาคและการประมาณพื้นที่นั้นมีความคลาดเคลื่อนทางเวลา ความแตกต่างระหว่างตำแหน่งขอบเขตกับสถานการณ์จริงมีมากและขาดความเข้าใจ ซึ่งไม่เอื้อต่อการนำเกษตรกรรมแม่นยำมาใช้ การสำรวจระยะไกลด้วยโดรน (UAV) สามารถรวบรวมข้อมูลตำแหน่งเชิงพื้นที่ของพื้นที่เพาะปลูกได้อย่างครอบคลุมแบบเรียลไทม์ ซึ่งมีข้อได้เปรียบที่หาที่เปรียบไม่ได้เมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม ภาพถ่ายทางอากาศจากกล้องดิจิทัลความละเอียดสูงสามารถระบุและกำหนดข้อมูลเชิงพื้นที่พื้นฐานของพื้นที่เพาะปลูกได้ การพัฒนาเทคโนโลยีการกำหนดค่าเชิงพื้นที่ช่วยเพิ่มความแม่นยำและความลึกของการวิจัยข้อมูลตำแหน่งพื้นที่เพาะปลูก และปรับปรุงความละเอียดเชิงพื้นที่ พร้อมกับการนำข้อมูลระดับความสูงมาใช้ ซึ่งทำให้การตรวจสอบข้อมูลเชิงพื้นที่ของพื้นที่เพาะปลูกมีความละเอียดมากขึ้น
ข้อมูลการเจริญเติบโตของพืช
การเจริญเติบโตของพืชสามารถจำแนกลักษณะได้ด้วยข้อมูลเกี่ยวกับพารามิเตอร์ทางฟีโนไทป์ ตัวบ่งชี้คุณค่าทางโภชนาการ และผลผลิต พารามิเตอร์ทางฟีโนไทป์ประกอบด้วยพื้นที่ปกคลุมพืช ดัชนีพื้นที่ใบ ชีวมวล ความสูงของต้น ฯลฯ พารามิเตอร์เหล่านี้มีความสัมพันธ์กันและร่วมกันกำหนดลักษณะการเจริญเติบโตของพืช พารามิเตอร์เหล่านี้มีความสัมพันธ์กันและร่วมกันกำหนดลักษณะการเจริญเติบโตของพืช และเกี่ยวข้องโดยตรงกับผลผลิตขั้นสุดท้าย พารามิเตอร์เหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการวิจัยติดตามข้อมูลทางการเกษตร และยังมีการศึกษาเพิ่มเติมอีกมากมาย
1) พารามิเตอร์ทางฟีโนไทป์ของพืช
ดัชนีพื้นที่ใบ (LAI) คือผลรวมของพื้นที่ใบเขียวด้านเดียวต่อพื้นที่ผิวหนึ่งหน่วย ซึ่งสามารถอธิบายลักษณะการดูดซับและการใช้พลังงานแสงของพืชได้ดีกว่า และมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับปริมาณวัสดุสะสมและผลผลิตขั้นสุดท้ายของพืช ดัชนีพื้นที่ใบเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์การเจริญเติบโตหลักที่การสำรวจระยะไกลของ UAV ตรวจสอบอยู่ในปัจจุบัน การคำนวณดัชนีพืชพรรณ (ดัชนีพืชพรรณอัตราส่วน ดัชนีพืชพรรณมาตรฐาน ดัชนีพืชพรรณปรับสภาพดิน ดัชนีพืชพรรณต่างชนิด ฯลฯ) ด้วยข้อมูลหลายสเปกตรัม และการสร้างแบบจำลองการถดถอยด้วยข้อมูลภาคพื้นดิน ถือเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการกลับพารามิเตอร์ทางฟีโนไทป์
ชีวมวลเหนือพื้นดินในระยะการเจริญเติบโตปลายของพืชมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับทั้งผลผลิตและคุณภาพ ปัจจุบัน การประมาณค่าชีวมวลด้วยการสำรวจระยะไกลด้วยโดรนในภาคเกษตรกรรมส่วนใหญ่ยังคงใช้ข้อมูลหลายสเปกตรัม สกัดพารามิเตอร์สเปกตรัม และคำนวณดัชนีพืชพรรณเพื่อการสร้างแบบจำลอง เทคโนโลยีการกำหนดค่าเชิงพื้นที่มีข้อได้เปรียบบางประการในการประมาณค่าชีวมวล
2) ตัวบ่งชี้คุณค่าทางโภชนาการของพืช
การติดตามสถานะโภชนาการของพืชแบบดั้งเดิมจำเป็นต้องอาศัยการสุ่มตัวอย่างภาคสนามและการวิเคราะห์ทางเคมีภายในอาคารเพื่อวินิจฉัยปริมาณสารอาหารหรือตัวบ่งชี้ (คลอโรฟิลล์ ไนโตรเจน ฯลฯ) ในขณะที่การสำรวจระยะไกลด้วยโดรน (UAV) อาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าสารต่างๆ มีคุณสมบัติการสะท้อน-การดูดกลืนสเปกตรัมที่เฉพาะเจาะจงสำหรับการวินิจฉัย การติดตามคลอโรฟิลล์อาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าคลอโรฟิลล์มีช่วงการดูดกลืนแสงที่กว้างสองช่วงในช่วงแสงที่มองเห็นได้ ได้แก่ ช่วงสีแดง 640-663 นาโนเมตร และช่วงสีน้ำเงินม่วง 430-460 นาโนเมตร ขณะที่ช่วงการดูดกลืนแสงจะแคบที่ 550 นาโนเมตร สีและลักษณะเนื้อใบจะเปลี่ยนแปลงเมื่อพืชขาดสารอาหาร และการค้นพบลักษณะทางสถิติของสีและลักษณะเนื้อใบที่สอดคล้องกับการขาดสารอาหารและคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องต่างๆ ถือเป็นกุญแจสำคัญในการติดตามธาตุอาหาร เช่นเดียวกับการติดตามพารามิเตอร์การเจริญเติบโต การเลือกช่วงลักษณะ ดัชนีพืชพรรณ และแบบจำลองการทำนายยังคงเป็นเนื้อหาหลักของการศึกษา
3) ผลผลิตพืช
การเพิ่มผลผลิตพืชผลเป็นเป้าหมายหลักของกิจกรรมทางการเกษตร และการประมาณผลผลิตที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญสำหรับทั้งฝ่ายผลิตทางการเกษตรและฝ่ายบริหาร นักวิจัยจำนวนมากได้พยายามสร้างแบบจำลองการประมาณผลผลิตที่มีความแม่นยำในการทำนายสูงขึ้นผ่านการวิเคราะห์แบบหลายปัจจัย
ความชื้นทางการเกษตร
ความชื้นในพื้นที่เพาะปลูกมักถูกตรวจสอบโดยวิธีอินฟราเรดความร้อน ในพื้นที่ที่มีพืชปกคลุมหนาแน่น การปิดปากใบจะช่วยลดการสูญเสียน้ำเนื่องจากการคายน้ำ ซึ่งจะช่วยลดฟลักซ์ความร้อนแฝงที่ผิวดินและเพิ่มฟลักซ์ความร้อนที่รู้สึกได้บนพื้นผิวดิน ซึ่งส่งผลให้อุณหภูมิเรือนยอดเพิ่มขึ้น ซึ่งถือเป็นอุณหภูมิของเรือนยอดพืช เนื่องจากดัชนีความเครียดจากน้ำที่สะท้อนสมดุลพลังงานพืชสามารถวัดความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณน้ำของพืชและอุณหภูมิเรือนยอดได้ ดังนั้นอุณหภูมิเรือนยอดที่ได้จากเซ็นเซอร์อินฟราเรดความร้อนจึงสามารถสะท้อนสถานะความชื้นของพื้นที่เพาะปลูกได้ ดินเปล่าหรือพืชปกคลุมในพื้นที่ขนาดเล็กสามารถใช้ย้อนกลับความชื้นในดินโดยอ้อมกับอุณหภูมิใต้ผิวดินได้ ซึ่งหลักการคือ ความร้อนจำเพาะของน้ำมีค่าสูง อุณหภูมิความร้อนจะเปลี่ยนแปลงช้า ดังนั้นการกระจายตัวของอุณหภูมิใต้ผิวดินในตอนกลางวันจึงสามารถสะท้อนการกระจายตัวของความชื้นในดินโดยอ้อมได้ ดังนั้น การกระจายตัวของอุณหภูมิใต้ผิวดินในตอนกลางวันจึงสามารถสะท้อนการกระจายตัวของความชื้นในดินโดยอ้อมได้ ในการติดตามอุณหภูมิเรือนยอด ดินเปล่าเป็นปัจจัยรบกวนที่สำคัญ นักวิจัยบางท่านได้ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิเรือนยอดดินเปล่ากับพื้นที่เพาะปลูก ชี้แจงช่องว่างระหว่างการวัดอุณหภูมิเรือนยอดที่เกิดจากดินเปล่ากับค่าจริง และนำผลที่แก้ไขแล้วมาใช้ในการติดตามความชื้นในพื้นที่เพาะปลูกเพื่อปรับปรุงความแม่นยำของผลการติดตาม ในการจัดการการผลิตในพื้นที่เพาะปลูกจริง การรั่วไหลของความชื้นในไร่นาก็เป็นจุดสนใจหลักเช่นกัน มีการศึกษาการใช้กล้องถ่ายภาพอินฟราเรดเพื่อติดตามการรั่วไหลของความชื้นในร่องน้ำชลประทาน ซึ่งมีความแม่นยำสูงถึง 93%
ศัตรูพืชและโรคพืช
การใช้การตรวจติดตามการสะท้อนแสงแบบใกล้อินฟราเรดของแมลงศัตรูพืชและโรคพืช โดยอาศัย: ใบในช่วงอินฟราเรดใกล้ของการสะท้อนแสงโดยเนื้อเยื่อฟองน้ำและการควบคุมเนื้อเยื่อรั้ว พืชที่มีสุขภาพดี ช่องว่างของเนื้อเยื่อทั้งสองนี้เต็มไปด้วยความชื้นและการขยายตัว เป็นตัวสะท้อนรังสีต่างๆ ที่ดี เมื่อพืชได้รับความเสียหาย ใบจะได้รับความเสียหาย เนื้อเยื่อจะเหี่ยวเฉา น้ำจะลดลง การสะท้อนอินฟราเรดจะลดลงจนหายไป
การวัดอุณหภูมิด้วยอินฟราเรดความร้อนยังเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของศัตรูพืชและโรคพืช พืชที่อยู่ในสภาพสมบูรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านการควบคุมการเปิดและปิดปากใบของใบ เพื่อรักษาอุณหภูมิให้คงที่ ในกรณีที่เกิดโรค จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยา ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเชื้อก่อโรคกับพืชอาศัยในเชื้อก่อโรค โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่มุมที่เกี่ยวข้องกับการคายน้ำ จะเป็นตัวกำหนดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและลดลงของส่วนที่พืชถูกทำลาย โดยทั่วไป การรับรู้ของพืชจะนำไปสู่การควบคุมการเปิดปากใบที่ผิดปกติ ส่งผลให้อัตราการคายน้ำในบริเวณที่เป็นโรคสูงกว่าบริเวณที่ปกติ การคายน้ำอย่างรุนแรงจะทำให้อุณหภูมิในบริเวณที่ติดเชื้อลดลงและความแตกต่างของอุณหภูมิบนผิวใบสูงกว่าบริเวณปกติ จนกระทั่งเกิดจุดเน่าบนผิวใบ เซลล์ในบริเวณเน่าตายหมด การคายน้ำในส่วนนั้นหายไปหมด และอุณหภูมิก็เริ่มสูงขึ้น แต่เนื่องจากใบส่วนที่เหลือเริ่มได้รับการติดเชื้อ ความแตกต่างของอุณหภูมิบนพื้นผิวใบจึงสูงกว่าอุณหภูมิของพืชที่แข็งแรงเสมอ
ข้อมูลอื่นๆ
ในด้านการติดตามข้อมูลพื้นที่เพาะปลูก ข้อมูลการสำรวจระยะไกลของโดรนมีขอบเขตการใช้งานที่กว้างขึ้น ตัวอย่างเช่น สามารถใช้ในการสกัดพื้นที่เพาะปลูกข้าวโพดที่ร่วงหล่นโดยใช้คุณสมบัติพื้นผิวที่หลากหลาย สะท้อนระดับความแก่ของใบในช่วงที่ฝ้ายสุกโดยใช้ดัชนี NDVI และสร้างแผนที่กำหนดการใช้กรดแอบไซซิก ซึ่งสามารถนำแนวทางการฉีดพ่นกรดแอบไซซิกบนฝ้ายได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้ยาฆ่าแมลงมากเกินไป และอื่นๆ ตามความต้องการในการติดตามและจัดการพื้นที่เพาะปลูก การสำรวจข้อมูลการสำรวจระยะไกลของโดรนอย่างต่อเนื่องและขยายขอบเขตการใช้งานจึงเป็นแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับการพัฒนาการเกษตรแบบสารสนเทศและดิจิทัลในอนาคต
เวลาโพสต์: 24 ธ.ค. 2567