На главную

Гиперспектральное исследование состояния посевов сельскохозяйственных культур на опытных полях

ГАМАЮН.АЭРО (совместно с географическим факультетом МГУ им.М.В.Ломоносов)

 

Компания ГАМАЮН.АЭРО приняла участие в эксперименте АгроНТИ по линии Аэронэт по использованию беспилотных технологий в сельском хозяйстве на территории Белгородской области.

Были проведены три съёмочные кампании, в ходе которых были выполнены гиперспектральные воздушные съёмки полей и наземные измерения на полях в районе села Кочетовка, Ивнянского района.


Рис.1. Поле с озимой пшеницей 29.04.2017


Рис.2. Поле с озимой пшеницей 28.05.2017


Рис.3. Поле с озимой пшеницей 08.07.2017

На поле были размечены маркерами тестовые участки, на которых проводились наземные гиперспектральные измерения для получения эталонных данных.



Рис.4. Наземные измерения гиперспектрометром



Рис.5. Контрольная фитомасса

Эти же маркированные участки отлично видны на карте поля, полученной в ходе аэросъёмки, что в дальнейшем позволило привязать друг к другу наземные и воздушные данные.

 


Рис.6. Ортофотоплан поля в NIR (ближнем инфракрасном) диапазоне.

Истинная сила гиперспектральной съемки – в узких спектральных каналах, которые хорошо выявляют содержание хлорофилла в растениях, других пигментов, характеризуют влагонасыщенность и состояние листьев.


Рис. 7. Пример карты зеленой фитомассы листьев озимой пшеницы

 

В связи с экспериментальным характером работ, проведенных в инициативном порядке, серии полученных данных неполные.

Тем не менее, по собранным данным успешно получены зависимости для создания гиперспектральных продуктов:

  • карты фитомассы
  • карты содержания азота в растениях
  • а также есть возможность проследить динамику развития пшеницы.

Мы практически не используем хорошо известные карты индекса NDVI, т.к. этот индекс даёт только относительную характеристику величины фитомассы, а мы оперируем более точными количественными данными.

Богатство всей  информации, содержащейся в гиперспектральных снимках иллюстрирует рис. 9. На нём представлен синтез первых трех главных компонент для фрагмента 41-канального гиперспектрального снимка, в которых собрана большая часть информации 41-спектральной зоны. Различные цвета на изображении соответствуют свойствам растений, выражающимся в их КСЯ (коэффициентах спектральной яркости). Видно, что по цвету можно выделить несколько хорошо различающихся участков на изображении.


Рис. 8. Синтез первых трех главных компонент для фрагмента 41-канального гиперспектрального снимка

Однако для того, чтобы сопоставить эти цвета с полезными для агронома свойствами растений, необходимо провести целенаправленный сбор образцов растений и почв на эталонных делянках во время гиперспектральных съемок и провести их химический анализ по широкому спектру показателей (например, не только N, P, K,  но и основные микроэлементы), причем сделать это на разных стадиях роста интересующей культуры.

В перспективе это позволит получать высокоинформативные карты для точного земледелия, которые будут содержать следующие данные:

  • содержание азота
  • содержание других важных микроэлементов
  • содержание влаги
  • наличие болезней
  • наличие сорняков
  • прогноз урожайности
  • и т.д.

 

Исполнители работ:

А.В.Труфанов (общее руководство московской группой, проведение гиперспектральной съемки)

О.В.Тутубалина (научное руководство, обработка наземных данных, сопоставление их с данными воздушных съемок, написание и редактирование отчета)

М.К.Тарасов (полевое спектрометрирование, обработка материалов воздушных съемок, составление ортофотопланов и карт, участие в написании отчета)

Ю. Тимохина (отбор и обработка образцов на фитомассу и влагосодержание)

И.И.Середа (оптимизация расчетов спектральной аналитики)

Консультанты:

Е.И.Голубева (МГУ),

М.В.Зимин (МГУ, СканЭкс)

Другие новости

При использовании материалов сайта обязательным условием является наличие гиперссылки в пределах первого абзаца на страницу расположения исходной статьи. По всем вопросам обращаться на почту cps@1cps.ru