Tam tikrais vegetacijos laikotarpiais bulvių augintojai turi reguliariai stebėti pasėlių azoto būklę, kad trąšos būtų tręšiamos veiksmingiausiu būdu.
Įprasta praktika yra rinkti lapus iš kiekvieno lauko augalų ir tada siųsti juos į laboratoriją nitratų analizei. Per kelias dienas augintojai gauna rezultatus, rodančius, ar reikia daugiau azoto trąšų, ar našumas normalus. Sistema veikia, tačiau šį procesą galima paspartinti, sako I. Wang, docentas Viskonsino-Madisono universitetas, Sodininkystės katedra.
„Lapų rinkimas užima daug laiko ir pastangų“, - sako Wang.
„O kartais rezultatai gali būti klaidinantys, nes nitratų kiekiui lapuose įtakos gali turėti daug veiksnių, pavyzdžiui, oro sąlygos ar mėginių ėmimo laikas. Be to, rezultatuose neatsižvelgiama į erdvinius skirtumus [azoto poreikį] lauke.
Projektas finansuotas USDA nacionalinis maisto ir žemės ūkio institutas, apima duomenų rinkimą ir apdorojimą iš hiperspektrinės kameros. Jis sumontuotas UAV (nepilotuojamas orlaivis) arba žemai skraidantis lėktuvas, kuris skrenda virš tiriamų bulvių plotų.
Wang komanda kuria kompiuterinius modelius, kad susietų vaizdus su augalų azoto būkle sezono metu, derliumi, kokybe ir sezono pabaigos ekonomine grąža.
„Mano darbuotojai ir aš tikimės sukurti internetinę programą, kuri pavers hiperspektrinius vaizdus į informaciją apie tai, kada ir kiek tręšti, kad augintojai galėtų maksimaliai padidinti pelną darydami minimalų poveikį aplinkai“, – sako Wang.
„Veiksniai, sukeliantys baldakimo būklės pokyčius, pvz., maistinių medžiagų būklė, drėgmės ar ligų buvimas ir nebuvimas, yra susiję su spektriniu atspindžiu, todėl gali būti vizualizuojami hiperspektriniuose vaizduose“, – sako Trevoras Crosby, Wang's universiteto absolventas. lab.
Per vieną skrydį per 70 x 150 metrų tyrimų lauką galima surinkti dešimtis vaizdų, kurių kiekviename yra šimtai spektrinių juostų. Norėdamas pagreitinti vaizdo apdorojimą, Wang pasamdė du pagrindinius darbuotojus. Philas Townsendas, miškų ir laukinės gamtos ekologijos profesorius, yra nuotolinio stebėjimo technologijų lyderis. Profesorius ir Žemės ūkio ir taikomosios ekonomikos katedros specialistas Paulas Mitchellas atlieka ekonominę analizę, pagal kurią kompiuterinis modelis pateikia rekomendacijas dėl azoto panaudojimo.
Crosby, pirmaujantis atliekant žemės matavimus, rinko duomenis iš lauko tyrimų vietų įvairiuose bulvių augimo etapuose. Tai apima lapų ploto indeksą, bendrą azoto koncentraciją lapuose ir stiebuose, gumbų skaičių ir atskirų gumbų svorį bei aplinkos veiksnius, tokius kaip dirvožemio drėgmė ir temperatūra, saulės spinduliuotė ir vėjo greitis. Nuimant derlių, matuojamas bendras gumbų derlius ir jų dydis.
Tada Crosby sukūrė patobulintus modelius, susiejančius hiperspektrinius vaizdus su antžeminiais matavimais. Tikslas – realiu laiku numatyti pasėlių azoto būklę ir prognozuoti gumbų derlių sezono pabaigoje. Šiuo metu lauko darbai ir vaizdo apdorojimas yra baigti, o Crosby daugiausia dėmesio skiria modelio kūrimui.
Wangas plačiai dalijasi savo tyrimais su valstijos bulvių ir daržovių augintojais. Jis palaiko gerus santykius su ūkininkais visoje valstijoje ir daugelis laukia jo tyrimų rezultatų.