Optické senzory v zemědělské výrobě

Centrum precizního zemědělství při ČZU v Praze uspořádalo koncem května workshop zaměřený na problematiku optických senzorů v zemědělské výrobě. Akce byla rozdělena do tří základních částí. První byl blok přednášek pracovníků vědy a výzkumu, druhý blok představovaly přednášky prodejců jednotlivých systémů, které optické snímkování používají a třetí částí bylo praktické seznámení účastníků wokshopu s vystavenými systémy.

Blok přednášek zahájil doc. Milan Kroulík, který byl i odborným garantem konference. Ve svém příspěvku nastínil, s jakými senzory, jež mají uplatnění v zemědělské prvovýrobě, se můžeme setkat a jaké je využití jejich záznamů.

 Červená je dobrá

 Optické senzory pracují nejčastěji se spektrem o vlnové délce 400 až 2500 nm. Jedná se tedy o oblast viditelného a infračerveného spektra, z něhož nejzajímavější je vlnová délka s rozsahem od 680 do asi 800 nm.

Proč jsou zajímavé právě tyto délky? Souvisí to s tím, jakou odrazivost mají různé látky. A protože pro potřeby zemědělství nás zajímá především odrazivost záření od rostlin, proto je velmi často volena i výše popisovaná vlnová délka.

Zelené rostliny nejsou zelené náhodou, souvisí to s tím, že ze slunečního záření odrážejí nejvíce zelenou barvu. Zdálo by se tedy, že pro posouzení jejich výživného stavu (obsahu chlorofylu) bude žádoucí snímat intenzitu právě této barvy. Nicméně slovy klasika můžeme odpovědět, že tak tomu ale není. Zelené rostliny totiž velmi intenzivně odrážejí i červenou složku na konci viditelného spektra o vlnové délce nad zhruba 700 nm a infračervenou část do asi 800 nm. Tyto vlnové délky optické senzory dokážou dobře zachytit a vyhodnotit nejen ve vazbě popisující množství biomasy, ale i třeba intenzitu zabarvení rostlin, někdy dokonce lze rozlišit i rostlinný druh.

Ze snímkování se pak mohou vytvářet takzvané vegetační indexy, které popisují množství biomasy a výživný stav rostlin podle obsahu chlorofylu. Vegetační indexy mohou být odvozeny z viditelného spektra (RGB) (předností je nízká cena), nebo mohou být mutispektrální, kdy je přidána NIR složka a nebo hyperspektrální, kde se berou v úvahu i další faktory.

Snímkování může být prováděno třemi základními způsoby. Jednak jde o družicové snímky, dále letecké snímkování a snímkování pomocí kamer umístěných na bezpilotních prostředcích. Slabinou družicového snímkování je například oblačnost, významnou úlohu hraje též úhel osvětlení a vznikající stíny, což jsou faktory zkreslující získané hodnoty i při snímkování s pomocí dronů či letadel.

Snímkování má význam například při hodnocení reliéfu pozemku, hrudovitosti, dá se usuzovat i na vláhové poměry, monitorovat poškození porostu zvěří, mapovat výměry pozemků, sledovat zaplevelení, odhadovat zralost atd.

Z praktického využití je ale nejčastější měření odrazivosti světla od polních plodin a tu nejpoužívanější variantu představují plodinové senzory, což jsou kamery umístěné na samojízdné zemědělské technice, které snímají hustotu a zabarvení porotu a podle těchto veličin je pak variabilně upravována dávka aplikovaného dusíku pro přihnojení. Lze též měnit dávku desikantu, nebo herbicidu, například při likvidaci výdrolu.

Pro optimální efekt variabilního hojení dusíkem je vždy vhodná kombinace on-line měření pomocí senzorů s mapami výnosového potenciálu, které se získávají z výnosových map, zásobenosti pozemku živinami, nebo měření vodivosti půdy. Jde totiž vždy o to, že výnosový potenciál stanoviště se na konečném efektu, tedy výnosu, podílí obvykle vyšší měrou než vlastní přihnojení dusíkatým hnojivem.*

Celý článek najdete v týdeníku Zemědělec.