Senzorii hiperspectrali fixați pe aeronave mici pot detecta cu exactitate starea de azot a culturilor, arată un nou studiu al Universității din Illinois.

Scanare rapidă

Cercetătorii de la Universitatea din Illinois au pus senzori hiperspectrale pe avioane pentru a detecta rapid și precis starea azotului și capacitatea fotosintetică a porumbului. Tehnica de detectare hiperspectrală a avionului le-a permis să scaneze câmpuri la câteva secunde pe acru.

Potrivit cercetătorului și autorului principal al studiului Sheng Wang, tehnica de detectare hiperspectrală a avionului nu este doar foarte rapidă, ci oferă și o rezoluție spectrală și spațială mult mai mare decât studii similare care utilizează imagini din satelit.

Wang a spus că abordarea lor umple un gol între măsurătorile pe teren și sateliți și oferă o abordare eficientă din punct de vedere al costurilor și extrem de precisă a gestionării azotului culturilor în agricultura de precizie durabilă.

Un avion a fost echipat cu un senzor hiperspectral de vârf capabil să detecteze lungimi de undă în spectrul vizibil și în infraroșu apropiat (400-2400 nanometri). A zburat peste un câmp experimental din Illinois de trei ori în timpul sezonului de vegetație 2019. Cercetătorii au luat, de asemenea, măsurători în câmp ale frunzelor și ale baldachinului ca date de adevăr la sol pentru a le compara cu datele senzorilor.

Precizie de până la 85%

Zborurile au detectat caracteristicile azotului din frunze și din copac, inclusiv câteva legate de capacitatea fotosintetică și randamentul cerealelor, cu o precizie de până la 85%, ceea ce este aproape de calitatea adevărului la sol, potrivit Kaiyu Guan, coautor al studiului.

„Ne putem baza chiar și pe senzorii hiperspectrali aeropurtați pentru a înlocui colectarea adevărului de la sol fără a sacrifica prea multă precizie. Între timp, senzorii aeropurtați ne permit să acoperim zone mult mai mari la costuri reduse”, a spus Guan.

Senzorii hiperspectrali detectează diferențe de doar 3 până la 5 nanometri pe întreaga lor gamă, o sensibilitate de neegalat de alte tehnologii de teledetecție.

„Alte tehnologii de teledetecție aeropurtată preiau spectrul vizibil și, eventual, infraroșu apropiat, doar patru benzi spectrale. Nu este nici măcar aproape de ceea ce putem face cu acest senzor hiperspectral. Este cu adevărat puternic”, spune Guan.

Echipa de cercetare a elaborat, de asemenea, cel mai bun algoritm matematic pentru a detecta datele de reflectanță a azotului de la senzorul hiperspectral. Ei se așteaptă ca acesta să fie folosit pe măsură ce tehnologiile mai noi vin la bord.

Tehnologia sateliților

„NASA plănuiește o nouă misiune hiperspectrală prin satelit, la fel ca și alte companii comerciale de satelit. Studiul nostru poate furniza algoritmul pentru aceste misiuni, deoarece am demonstrat deja acuratețea în datele hiperspectrale ale aeronavei”, spune Wang.

Guan spune că aducerea acestei tehnologii la sateliți este scopul final, permițând o vedere a stării de azot a fiecărui câmp la începutul sezonului de vegetație. Avansarea va permite fermierilor să ia decizii mai informate cu privire la îmbrăcămintea laterală cu azot.