Multispektrális drónok: Előnyök és felhasználási esetek

• Tudd meg, mi ez, és hogyan segíti a gazdálkodókat és más környezetvédelmi szakembereket abban, hogy időben és megalapozottan hozzanak döntéseket - lehetővé téve a terméshozam, a termelékenység és a földgazdálkodási megoldások növelését;
• Hogyan használhatók a különböző multispektrális sávok különböző betekintések feltárására és az emberi szem számára láthatatlan információk megszerzésére;
• Ismerd meg a vegetációs indexeket és azt, hogy azok hogyan szolgáltathatnak létfontosságú információkat;
• Tudd meg, miért hatékonyak a drónok multispektrális eszközök, és melyek a legjobb megoldások, beleértve az új DJI Mavic 3 Multispectral-t.

A DJI nemrég adta ki a Mavic 3 Multispectral modellt: Egy nagy teljesítményű drón, amelyet precíziós mezőgazdaságra és környezeti megfigyelésre terveztek.

De mi is pontosan a multispektrális képalkotás, és hogyan használhatod fel ezeket az adatokat a gazdák, és más környezetvédelmi szakemberek, hogy jobb eredményeket érjenek el - a hatékonyabb növénytermesztéstől a jobb földgazdálkodásig?

 

És hogyan tudják a multispektrális drónok, mint például a DJI Mavic 3M, egyszerűsíteni ezt a folyamatot, és pontos, hatékony és megismételhető multispektrális adatokat gyűjteni?

Tudd meg többet ebben az útmutatóban a drónok multispektrális képalkotásának való használatáról.

Mi az a multispektrális képalkotás?

A multispektrális képalkotás során az elektromágneses spektrum különböző hullámhosszú tartományaiban - beleértve a látható spektrumon kívüli tartományokat, például az infravörös és az ultraibolya tartományokat is - rögzítik a fényt, hogy információt szerezzenek a környezetről.

Ennek eredményeképpen a multispektrális képalkotás olyan további információk kinyerésére ad lehetőséget, amelyeket az emberi szem vagy a szabványos ipari látáskamerák nem tudnak megragadni.

Ez a többletinformáció pedig óriási értéket képvisel a mezőgazdaságban, az erdészetben és a földgazdálkodásban dolgozók számára, segítve őket abban, hogy hatékonyabb és eredményesebb döntéseket hozzanak.

A multispektrális képalkotás használatának előnyei a mezőgazdaságban, az erdészetben és a földgazdálkodásban

A multispektrális adatokhoz - és a későbbi vegetációs index adatokhoz, mint például az NDRE és NDVI (amiről később bővebben lesz szó) - való hozzáféréssel te, mint gazda, mélyebb, pontosabb és időbeni betekintést nyerhetsz, hogy segítsen azonosítani a problémás területeket a szántóföldön, mint például a betegségek, kártevők, vízhiány vagy tápanyaghiány miatt stressznek kitett részeket. Ez pedig segíthet javítani a terméshozamot, a minőséget és a gazdasági eredményeket.

Az ilyen adatok az erdészeti szakemberek számára is hasznosak, mivel lehetővé teszik a faállományok, például a fafajok, az egészségi állapot vagy a biomassza azonosítását és feltérképezését. A multispektrális képalkotás segít az erdőben bekövetkező változások, például a betegségek terjedése vagy a fakitermelés hatása nyomon követésében. Ezenkívül az ilyen adatokat fel lehet használni az erdőben található fák mennyiségének becslésére, ami fontos a fenntartható erdőgazdálkodás szempontjából.

A multispektrális adatok lehetővé teszik az erdészek számára, hogy pontosabb és megalapozottabb döntéseket hozzanak az erdőgazdálkodás területén, ami hozzájárulhat a fenntarthatóbb erdőkezeléshez.

A földgazdálkodásban a multispektrális felvételek számos területen felhasználhatók, például a különböző típusú növényzet, földtakaró és földhasználat azonosítására és feltérképezésére.

Ezek az információk segítenek a földhasználat tervezésében, a természetvédelemben és az erőforrás-gazdálkodásban hozott döntések megalapozásában. A multispektrális felvételek segítségével észlelhetők és nyomon követhetők a földterület időbeli változásai, például az urbanizáció, az erdőirtás és a földdegradáció. A multispektrális adatok segítségével azonosíthatók és feltérképezhetők a természeti erőforrások, például az ásványi anyagok és a víz, amelyek fontosak a fenntartható földgazdálkodás szempontjából.

Multispektrális sávok és amit látnak

Ahogy már említettük, a multispektrális képalkotás során elektromágneses hullámok különböző sávjai, vagyis hullámhossz-tartományai segítségével készülnek képek.

A mezőgazdaságban, az erdészetben és a földgazdálkodásban leggyakrabban használt sávok a következők:

Spektrális sáv	Hullámhossz	Felhasználási mód
Red	600-700nm	A vegetatív növekedés és életerő, a növénytípus, a páratartalom és a levélfelület-index megállapítására szolgál.
Near-infrared	700-900nm	A növények egészségének és termelékenységének mérésére szolgál.
Red-edge	700-780nm	A termesztési stressz kimutatására szolgál, jelezheti a klorofilltartalom változását.
Green	500-600nm	A lombkoronaszint mérésére és a gyomnövekedés észlelésére szolgál.
Blue	450-500nm	A vízstressz, a betegségek és a növények egészségi állapotában mutatkozó nagy különbségek kimutatására szolgál.

A multispektrális kamerák képesek minden sávról külön fényképet készíteni. 

A Mavic 3 multispektrális drón például képes a vörös, a közeli infravörös, a vörös szélső és a zöld sávok rögzítésére. Az összes sávhoz külön képet készít, és ezeket az adatokat felhasználva külön ortomoszkópokat lehet készíteni minden sáv számára.

Az egyes sávok elkülönítése segítséget nyújt az objektumok spektrális jellemzőinek elemzéséhez. A mezőgazdaságban ez a folyamat segít a növények egészségének nyomon követésében.

Az egészséges növények például kisebb mennyiségű vörös fényt, de nagyobb mennyiségű közeli infravörös fényt tükröznek vissza, amelyet az emberi szem nem érzékel, de a multispektrális képalkotás igen. A stresszes vagy elhalt növények esetében pedig éppen fordítva van a helyzet.

Ezért a multispektrális képalkotás alkalmazásával a közeli infravörös szintek megfigyelhetők, lehetővé téve nekünk, mezőgazdasági szakembereknek a növények egészségének nyomon követését és a változások korábbi felismerését, hogy azonosíthassuk a szántóföldek azon területeit, amelyek figyelmet igényelnek, vagy azokat a konkrét területeket, amelyek trágyázásra és öntözésre szorulnak.

Vegetációs index adatok használata

A vegetációs indexek széles körben használatosak a távérzékelésben és a precíziós mezőgazdaságban, hogy mélyebb betekintést nyújtsanak a növényzet egészségi állapotába és termelékenységébe, valamint hogy nyomon kövessék az időbeli változásokat.

Ezek olyan transzformációk, amelyek két vagy több spektrális képsávot kombinálnak a növényzet különböző jellemzőinek javított elemzése érdekében, mint például a biomassza, a fotoszintetikus aktivitás és a vízterhelés.

A különböző indexek különböző információkat szolgáltatnak, és az indexek kombinációjának használatával a növényzet állapotáról átfogóbb képet lehet kapni.

A leggyakrabban használt vegetációs indexek közé tartoznak:

Index	Mit árul el	Felhasználási mód	Képlet (elektromágneses spektrumsávok)
NDVI	A leggyakrabban használt vegetációs index, amely betekintést nyújt a növények klorofilltartalmába. Ez egy olyan mutató, amely a növényzet zöldességét, sűrűségét és egészségét mutatja, és a korai szakaszban a növényzet erősségének becslésére használható.	- Növényi életerő - Különbségek a talaj vízellátottságában - Lombozat tápanyagtartalma (ha a víz nem korlátozó tényező) - Terméspotenciál	(Nir-Red)/(Nir+Red)
NDRE	A kutatások kimutatták, hogy ez az index betekintést nyújt a növények klorofilltartalmába és annak változásaiba a vegetációs időszak későbbi szakaszában. A termés egészségi állapotában bekövetkező változásokat előrehaladottabb szakaszokban érzékeli, mivel olyan vörös szegélyű fényt használ, amely sokkal mélyebbre hatol a levelekbe, mint a vörös fény (amelyet az NDVI-ben használnak). Ahol intenzívebb a lombkorona, ott célszerű az NDRE-t használni.	- A levél klorofilltartalma - Növényi életerő - Stressz észlelése - Műtrágyaigény - Nitrogénfelvétel	(Nir-RedEdge)/Nir+RedEdge)
OSAVI	A talajviszonyok fontos tényezői a növények egészségének a korai növekedési szakaszokban, különösen, ha a növényeket ritkán ültetik. Ez a mutató figyelembe veszi a talaj állapotát, és jó mutatója a növények klorofilltartalmának a korai növekedési szakaszban.	- Talajpixelek megkülönböztetése - Figyelembe veszi a fény nem lineáris kölcsönhatását a talaj és a növényzet között. - A klorofill kimutatására tervezett egyes kombinált indexek szerkezeti indexeként használatos.	(Nir-Red)/(Nir+Red+0.16)
GNDVI	Ez az index a zöld hullámot használja a klorofilltartalom kiszámításához az NDVI vörös hullámai helyett, és a kutatások szerint stabilabb, mint az NDVI index. Sűrű lombkoronájú vagy a fejlődés előrehaladottabb szakaszában lévő növényeknél használatos.	- A növény lombkoronájának víz- és nitrogénfelvételének meghatározása	(Nir-Green)/(Nir+Green)

 

Vegetációs index adatkészletek és elemzés

Hogyan működnek ezek a vegetációs indexek a valós világban, hogy lehetővé tegyék a konstruktív és előrejelző elemzést? Az alábbiakban megtudhatod:

RGB

Az RGB-kép a mező valósághű megjelenítését kínálja. Hatékony, azonnali áttekintést nyújt, de mint látni fogod, nem nyújt olyan mély betekintést, mint a különböző vegetációs indexek használata.

NDVI

Az adathalmaz másképp néz ki, ha átváltasz az NDVI-re.

Az NDVI használható a növények életerejének kimutatására. Az 1-hez közeli értékek nagyobb növényzetet mutatnak, míg a 0-hoz közeli értékek a kevés növényzettel, a művelés korai szakaszával, a csupasz talajjal vagy a beteg növényekkel borított területeket jelzik.

NDRE

Az NDRE magas értékei a levelek magasabb klorofilltartalmát jelzik. A talaj jellemzően a legalacsonyabb értékeket, az egészségtelen növények a közepes értékeket, az egészséges növények pedig a legmagasabb értékeket mutatják.

GNDVI

Az NDVI-hez hasonlóan az index értékei is -1 és 1 között mozognak. A -1 és 0 közötti értékek víz vagy csupasz talaj jelenlétéhez kapcsolódnak.

OSAVI

Az OSAVI-értékek -1 és 1 között változhatnak. A magas OSAVI-értékek sűrűbb, egészségesebb növényzetet jeleznek, míg az alacsonyabb értékek kevésbé erőteljes növényzetet.

Miért használjunk drónokat multispektrális képalkotáshoz?

A multispektrális képalkotás nem újdonság. A drónok használata ezen adatok rögzítéséhez azonban több előnnyel jár a hagyományos módszerekhez képest.

Ezek közé tartoznak: 

Rugalmasság
A drónok olyan helyekre is eljuthatnak, ahova a földi járművek vagy a személyzet által vezetett repülőgépek nehezen vagy egyáltalán nem tudnak eljutni, például meredek terepre, sűrű erdőkbe vagy érzékeny ökológiai területekre. Alacsony magasságban is képesek repülni, hogy nagy felbontású képeket készítsenek.

Költséghatékony
A drónok üzemeltetése olcsóbb, mint a személyzet által vezetett repülőgépeké, és velük gyakrabban és olcsóbban lehet adatokat gyűjteni, mint a hagyományos adatgyűjtési módszerekkel.

Biztonság
A drónok felhasználhatók adatgyűjtésre olyan területeken, amelyek túlságosan veszélyesek lehetnek az emberi kezelőszemélyzet számára, például aktív erdőtüzek vagy természeti katasztrófák esetén.

Sebesség
A drónok nagy területeket tudnak gyorsan lefedni, lehetővé téve a hatékony adatgyűjtést és a gyors reagálást vészhelyzetekben vagy időérzékeny helyzetekben.

Hatékonyság
A multispektrális kamerák használatával a drónok egyszerre több spektrális sávban is képesek adatokat gyűjteni, ami részletesebb és informatívabb képeket tesz lehetővé.

Ismételhetőség
A drónok ugyanazt a területet többször, különböző időintervallumokban is lefedhetik, lehetővé téve az időbeli változások nyomon követését.

Autonómia
A drónok előre meghatározott repülési útvonalakra programozhatók, ami következetesebb és pontosabb adatgyűjtést tesz lehetővé.

Összefoglalva, a drónok rugalmas, költséghatékony, biztonságos és hatékony módját kínálják a multispektrális adatok gyűjtésének, amelyek számos alkalmazás, például a precíziós mezőgazdaság, a környezeti megfigyelés és a természeti erőforrások kezelése támogatására használhatók.

A legjobb drónok multispektrális képalkotáshoz

Számos drón áll rendelkezésre a multispektrális képalkotáshoz.

Az egyik ilyen platform a DJI M300 RTK, amely integrálható olyan harmadik féltől származó multispektrális érzékelőkkel, mint a MicaSense és a SlantRange. Az M300 RTK egy sokoldalú drón, amely számos hasznos terhet (például hő-, zoom-, LiDAR-, fotogrammetriai, gázérzékelőket) képes hordozni különböző küldetésekhez.

Kiadták a DJI Mavic 3 Multispectral-t is, ami a multispektrális képalkotás és légi felmérés céljára készült. Ezért az alábbiakban részletezzük a tulajdonságait a drónnak.

DJI Mavic 3 Multispectral

A multispektrális adatok gyűjtésére szolgáló drónok előnyeit jól példázza a DJI Mavic 3 Multispectral, amelyet digitális termőföldek kezelésére, intelligens mezőgazdaságra és precíziós mezőgazdasági alkalmazásokra lehet használni.

A Mavic 3M legfontosabb jellemzői a következők:

Nagy felbontású kettős képalkotási képességek 

A Mavic 3M drón 20 megapixeles RGB kamerával és négy darab 5 megapixeles multispektrális érzékelővel van felszerelve.

Az alábbi táblázat a kamera részletesebb specifikációit mutatja be:

Kamera	Specifikációk
Vizuális kamera	- 4/3 hüvelykes CMOS, 20MP - Nagy pixelméret: 3,3um, növeli a napi üzemidőt - Mechanikus zár - elkerülhető a gördülő zár effektus - Minimális fotóintervallum - 0,7s - A repülésvezérlés, a kamera és az RTK modul szinkronizálása mikroszekundumokban történik - Az RTK modul felhasználásával centiméteres GCP-mentes térképezési pontosság érhető el
Multispektrális kamerák	Négy multispektrális kamera, 1/2.8 CMOS, 5MP • Near-infrared (NIR): 860 nm ± 26 nm; • Red (R): 650 nm ± 16 nm; • Red Edge (RE): 730 nm ± 16 nm; • Green (G): 560 nm ± 16 nm

 

Ez olyan alkalmazásokat tesz lehetővé, mint a precíziós légi felmérés, a termésnövekedés megfigyelése és a természeti erőforrások felmérése.

Ha engedélyezve van, az RGB kameranézet és a vegetációs indexek (NDVI/GNDVI/NDRE) egymás mellett jeleníthetők meg. Rögzítsd és tekintsd meg ezeket a betekintéseket valós időben.

All-in-one platform

A repülőgép, a nagy felbontású RGB-kamera, a multispektrális kamera és az RTK-modul most először van nagymértékben integrálva egy kis méretű, többrotoros drónba, amely kicsi, kompakt és összecsukható a könnyű szállítás és a gyors telepítés érdekében.

Nem szükséges kalibrációs panel

A beépített napfényérzékelő lehetővé teszi a napfény intenzitásának valós idejű, kalibrációs panel nélküli gyűjtését, ami jelentősen megnöveli a munkaidőt és egyszerűsíti a munkafolyamatot.

Küldetéstervezés

Automatizálja az adatrögzítést, beleértve a valós idejű terepkövetést: A drón létrehoz egy terepmodellt valós időben, és automatikusan beállítja a repülési magasságot, hogy állandó magasságot tartson a terephez képest.

Hatékony és biztonságos felmérés

Egyetlen küldetéssel több adatot tudunk gyűjteni: Az akár 42 perces repülési idő (RTK-modullal) lehetővé teszi, hogy a drón egyszeri felszállással több mint 2 négyzetkilométer területet fedjen le.

A drón minden irányban képes érzékelni az akadályokat és rendelkezik O3 átvitellel, így biztosítva az erős és stabil kapcsolatot.

Számos szállított termék

2D térképek, 3D modellek és multispektrális index-térképek generálása a DJI Terra segítségével.

Összefoglaló

A multispektrális képalkotás alapvető eszköze a mezőgazdaságnak, földgazdálkodásnak és az erdészetnek.

Mélyreható betekintést nyújt, amely segíti a növények egészségének, a talajállapotnak és a biológiai sokféleségnek a hatékonyabb nyomon követését, ami pedig nagyobb hozamot, jobb termelékenységet és nagyobb nyereséget eredményezhet.

A drónok lehetővé teszik a multispektrális adatok hatékony, biztonságos, pontos, költséghatékony és ismételt gyűjtését - az új DJI Mavic 3M pedig kiváló eszköz erre a célra.

Ismerjétek meg kapcsolódó oktatásainkat

• A2 - Vizsgafelkészítő kurzuscsomag
• Növényvédelmi drónpilóta képzés

Forrás: Heliguy

Kérj ingyenes konzultációt és visszahívást!: