Wyzwanie

Kontrolowanie kilkunastu hektarów upraw z poziomu ziemi wymaga regularnych przejazdów i oględzin. Mimo poświęconego czasu część problemów może pozostać niezauważona, szczególnie gdy obejmują niewielki fragment pola.

Dotyczy to między innymi:

• miejscowych niedoborów wody,
• pogorszenia kondycji roślin,
• ubytków w obsadzie,
• zastoisk wody,
• przebarwień upraw,
• szkód wyrządzonych przez zwierzęta.

Celem projektu było stworzenie narzędzia, które regularnie obserwuje całe gospodarstwo, porównuje dane z różnych terminów i kieruje uwagę rolnika na konkretne obszary. System miał przedstawiać wyniki w czytelnej formie, bez konieczności samodzielnego przeglądania setek zdjęć wykonanych podczas nalotu.

Regularne naloty nad polem

Do automatycznych misji RGB wykorzystaliśmy stację DJI Dock 2 oraz drona Matrice 3D. W systemie zapisaliśmy granice gospodarstwa, trasy przelotów oraz harmonogram obserwacji.

Przed rozpoczęciem misji sprawdzane są warunki pogodowe, stan drona i gotowość stacji dokującej. Jeżeli wykonanie lotu nie jest bezpieczne, misja może zostać przełożona, a użytkownik otrzymuje odpowiednią informację.

Po zakończeniu nalotu zdjęcia trafiają do systemu, gdzie są przetwarzane do postaci aktualnej ortofotomapy. Rolnik może porównać ją z materiałami wykonanymi w poprzednich dniach lub tygodniach i obserwować zmiany zachodzące podczas sezonu.

Dashboard pokazuje również:

• aktualny status stacji DJI Dock 2,
• termin kolejnego nalotu,
• stan ostatniej misji,
• datę pozyskania danych widocznych na mapie.

Mapy NDVI i pozostałe indeksy wegetacyjne

System obsługuje również dane z drona DJI Mavic 3 Multispectral. Zdjęcia wykonywane w pasmach światła widzialnego i bliskiej podczerwieni pozwalają przygotować mapy pokazujące zróżnicowanie kondycji roślin w obrębie pola.

W aplikacji dostępne są cztery warstwy:

• RGB – aktualny obraz pola w naturalnych kolorach,
• NDVI – ogólna ocena aktywności i kondycji roślin,
• NDRE – indeks wykorzystujący pasmo red edge, przydatny również przy bardziej rozwiniętej roślinności,
• GNDVI – wskaźnik wykorzystujący pasmo zielone, wspierający ocenę zróżnicowania upraw.

Użytkownik może przełączać warstwy bez opuszczania mapy. Historia średniego NDVI pokazuje kierunek zmian w całym gospodarstwie, natomiast szczegółowy widok pozwala odnaleźć fragmenty odbiegające od pozostałej części pola.

Indeksy wegetacyjne nie zastępują oględzin ani wiedzy agronoma. Pomagają natomiast szybciej wytypować miejsca, które warto sprawdzić w pierwszej kolejności.

Automatyczne wykrywanie anomalii

Algorytmy analizują aktualne dane i porównują je z wcześniejszymi nalotami. Jeżeli na wybranym fragmencie pola pojawi się istotna zmiana, system zaznacza jej lokalizację na mapie i dodaje ją do listy anomalii.

Na dashboardzie widoczne są trzy wykryte obszary:

• spadek NDVI – 0,50 ha,
• możliwy niedobór wody – 0,29 ha,
• potencjalne szkody wyrządzone przez zwierzęta – 0,38 ha.

Łączna powierzchnia oznaczonych obszarów wynosi 1,17 ha, czyli około 6,6% monitorowanego gospodarstwa. Wielkość każdej anomalii odpowiada zaznaczeniu widocznemu na mapie.

Po wybraniu zdarzenia użytkownik może:

• przejść bezpośrednio do wskazanego miejsca,
• sprawdzić zdjęcia źródłowe,
• porównać obszar z poprzednim nalotem,
• odczytać jego powierzchnię,
• dodać notatkę z oględzin,
• zmienić status zdarzenia po jego weryfikacji.

Interaktywna mapa gospodarstwa

Głównym elementem aplikacji jest mapa prezentująca całe monitorowane pole. Łączy ona zdjęcia, indeksy wegetacyjne, granice gospodarstwa oraz wykryte anomalie.

Dzięki temu dane z drona są przypisane do konkretnych miejsc i mogą zostać wykorzystane podczas planowania prac terenowych.

Z poziomu dashboardu rolnik może:

• przeglądać aktualną mapę gospodarstwa,
• przełączać widoki RGB, NDVI, NDRE i GNDVI,
• porównywać naloty wykonane w różnych terminach,
• analizować historię średniego NDVI,
• otwierać szczegóły wykrytych anomalii,
• mierzyć powierzchnię wybranych fragmentów pola,
• dodawać notatki z oględzin,
• śledzić status stacji oraz kolejnego nalotu,
• generować raporty i eksportować dane.

Zamiast analizować osobne foldery ze zdjęciami, użytkownik otrzymuje jeden uporządkowany widok całego gospodarstwa.

Wsparcie nawożenia i oprysków strefowych

Dane pozyskane podczas nalotów można połączyć z wynikami badań gleby, historią pola, rodzajem uprawy oraz etapem rozwoju roślin. Na tej podstawie system pomaga przygotować podział pola na strefy o różnej kondycji i zapotrzebowaniu.

Takie informacje mogą wspierać planowanie:

• zmiennego nawożenia,
• oprysków wykonywanych na wybranych obszarach,
• dodatkowego nawadniania,
• oględzin prowadzonych przez agronoma,
• pobierania próbek gleby lub roślin.

Zabieg nie musi być wykonywany z jednakową intensywnością na całych 17,63 ha. Po sprawdzeniu danych przez rolnika lub agronoma przygotowana mapa może zostać wyeksportowana do formatu obsługiwanego przez kompatybilny terminal albo maszynę rolniczą.

Kolejne naloty pozwalają również ocenić, czy kondycja wskazanego obszaru poprawiła się po nawodnieniu, nawożeniu lub wykonaniu zabiegu ochronnego.

Dokumentowanie szkód wyrządzonych przez zwierzęta

Porównanie zdjęć wykonanych w różnych terminach pomaga wyznaczyć granice uszkodzonej części uprawy i obliczyć jej powierzchnię. W przypadku widocznym na dashboardzie system oznaczył potencjalną szkodę obejmującą 0,38 ha.

Wygenerowany raport może zawierać:

• mapę z granicami uszkodzonego obszaru,
• obliczoną powierzchnię szkody,
• datę i godzinę wykonania nalotu,
• zdjęcia wskazanych fragmentów pola,
• porównanie z wcześniejszym stanem uprawy,
• notatki dodane podczas oględzin.

Zebrane informacje ułatwiają ocenę strat, zaplanowanie dalszych działań i przygotowanie dokumentacji zdarzenia. Ostateczna kwalifikacja szkody oraz określenie jej wartości pozostają po stronie osoby wykonującej oględziny.

Rezultat wdrożenia

Rolnik otrzymał jedno miejsce do kontrolowania gospodarstwa o powierzchni 17,63 ha. Nie musi przeglądać osobno zdjęć z kolejnych lotów ani samodzielnie porównywać całego pola. Korzysta z aktualnej mapy, historii indeksów wegetacyjnych oraz uporządkowanej listy obszarów wymagających uwagi.

System łączy dwa rodzaje obserwacji:

• regularne naloty RGB wykonywane z wykorzystaniem DJI Dock 2 i Matrice 3D,
• okresowe naloty multispektralne wykonywane za pomocą DJI Mavic 3 Multispectral.

Wszystkie dane trafiają do tej samej aplikacji i tworzą historię pola, którą można analizować w trakcie sezonu oraz w kolejnych latach.

Modułowa architektura umożliwia rozszerzenie rozwiązania o dodatkowe pola, stacje pogodowe, czujniki wilgotności gleby, dane z maszyn rolniczych lub automatyczne sterowanie nawadnianiem.

Chcesz wdrożyć podobny system?

IT Hero może połączyć drony, przetwarzanie danych przestrzennych i dedykowaną aplikację internetową w jedno rozwiązanie dopasowane do wielkości gospodarstwa, rodzaju upraw oraz wykorzystywanego sprzętu.

Porozmawiajmy o systemie, który pomoże szybciej wykrywać zmiany na polu i podejmować decyzje na podstawie aktualnych danych.