سنجش از دور (Remote Sensing) یکی از ابزارهای مفید در کشاورزی دقیق است. فناوری سنجش از دور به کارشناسان و کشاورزان این امکان را میدهد که بدون تماس مستقیم با زمین یا گیاه، اطلاعاتی درباره وضعیت خاک، رشد گیاه، رطوبت و حتی وجود آفات و بیماریها بهدست آورند. این دادهها، اگر به درستی پردازش و تحلیل شوند، به تصمیمگیری هوشمندانه و مدیریت بهتر کمک میکنند.
سنجش از دور در کشاورزی چیست؟
سنجش از دور به فرآیند کسب اطلاعات از پدیدهها یا سطوح مختلف زمین، بدون تماس مستقیم با آنها گفته میشود. در این فناوری، اندازهگیریهای غیرتماسی از انرژیهای بازتابی، عبوری یا جذبی از سطح گیاه، خاک یا آب صورت میگیرد و اطلاعاتی درباره وضعیت آنها ارائه میشود.
منبع اصلی دادهها در سنجش از دور، امواج الکترومغناطیس هستند. زمانیکه این امواج به سطح زمین، گیاهان یا اجسام مختلف برخورد میکنند، بخشی از آنها بازتاب شده، بخشی جذب میشود و بخشی نیز ممکن است از آن عبور کند. نسبت این سه واکنش (بازتاب، جذب، عبور) به ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی جسم بستگی دارد و به این الگوی خاص واکنش، “امضای طیفی” گفته میشود.
با استفاده از دادههای سنجش از دور، کشاورزان میتوانند تغییرات مکانی درون مزرعه را تشخیص دهند، نقشهبرداری دقیقتری از ویژگیهای مختلف انجام دهند و بر اساس آن، برنامهریزی بهتری برای آبیاری، کوددهی، مدیریت آفات و بیماریها و… داشته باشند.
در فناوری سنجش از دور حجم وسیعی از دادههای طیفی تولید میشود. این دادهها با کمک فناوری پردازش تصویر، هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و… تحلیل شده و مورد استفاده قرار میگیرند.
ابزارهای سنجش از دور در کشاورزی
انتخاب ابزار سنجش از دور به هدف مطالعه و مقیاس منطقه بستگی دارد. به عنوان مثال، پایش شاخصها در یک مزرعه با پایش آنها در سطح ملی، ابزار متفاوتی نیاز دارد. در کشاورزی دقیق، این ابزارها براساس نوع حسگر و نوع حامل حسگر دستهبندی میشوند.
انواع حاملهای حسگر در سنجش از دور
ماهوارهها
تصاویر ماهوارهای یکی از رایجترین منابع اطلاعاتی در سنجش از دور هستند. این تصاویر برای بررسی مناطق وسیع بسیار مناسب هستند اما چالشهایی مانند فاصله زمانی بین برداشتها، نیاز به تصحیحات جوی و هزینه بالای تصاویر با وضوح بالا از جمله محدودیتهای آنها به شمار میرود.
حاملهای هوایی
حسگرها میتوانند روی هواپیما، بالگرد و یا پهپاد نصب شوند. در سالهای اخیر، پهپادها به دلیل برداشت اطلاعات با تفکیک مکانی بالا و امکان انجام پرواز در زمان دلخواه، محبوب شدهاند.
حاملهای زمینی
در این روش، حسگرها روی مکانیزاسیون کشاورزی نصب میشوند. این نوع دادهبرداری بیشتر در مقیاس مزرعه استفاده میشود.
انواع حسگرها در سنجش از دور
- فعال و غیرفعال: حسگرهای غیرفعال، انرژی بازتاب شده از خورشید را دریافت میکنند درحالیکه حسگرهای فعال، خودشان انرژی را ارسال کرده و بازتاب آن را ثبت میکنند.
- تفکیک طیفی: تفکیک طیفی به تعداد و نوع باند ثبتشده توسط حسگر بستگی دارد و شامل حسگرهای مرئی، چندطیفی، فراطیفی، حرارتی و … هستند.
- تفکیک زمانی: تفکیک زمانی نشان میدهد که هر چند وقت یک بار از همان نقطه تصویر ثبت میشود.
- تفکیک مکانی: تفکیک مکانی میزان جزئیاتی که در تصویر قابل مشاهده است را مشخص میکند. دقت تصاویر به سه دسته، کم (بیش از ۱۰ متر)، متوسط (۱ تا ۱۰ متر) و زیاد (کمتر از ۱ متر) تقسیم میشود که هر کدام کاربرد خاصی دارند.
دقت دادههای بهدستآمده از سنجش از دور، وابسته به میزان تفکیک تصویر (مکانی، طیفی و زمانی)، شرایط محیطی و اقلیمی، ویژگیهای گیاه و زمین در زمان برداشت داده و روشهای پردازش و تحلیل است.
سنجش از دور و شاخصهای گیاهی
تصاویر سنجش از دور که در بازههای زمانی مختلف طی فصل رشد برداشت میشوند، امکان محاسبه شاخصهای متنوعی از وضعیت محصول را فراهم میکنند. شاخصهایی مانند تراکم پوشش گیاهی (NDVI)، محتوای آبی گیاهان (NDWI)، میزان نیتروژن گیاه (NDRE)، سطح برگ (LAI)، کلروفیل گیاه (CHL) از جمله شاخصهای رایج هستند. تحلیل این شاخصها و تهیه نقشههای مربوط به آنها به مدیریت زمین و محصول کمک میکنند.
کاربردهای سنجش از دور در کشاورزی
مدیریت آب و آبیاری
با تحلیل تغییرات رطوبت خاک، تبخیر و تعرق و تنش آبی از دادههای سنجش از دور، میتوان نیاز آبی گیاهان را تخمین زد. این اطلاعات میتوانند به بهینهسازی برنامهریزی آبیاری در طول فصل رشد کمک کنند.
مدیریت عناصر غذایی خاک
تصاویر سنجش از دور، دادههایی درباره عناصر غذایی موجود در خاک، ماده آلی و فسفر فراهم میکنند. این دادهها به عنوان یک ابزار مکمل در کنار دادههای میدانی، کوددهی متناسب با نیاز واقعی را امکانپذیر میکنند.
تشخیص بیماریها و آفات
گیاهان آسیب دیده به واسطه بیماری یا آفت، الگوی بازتابی متفاوتی نسبت به گیاهان سالم دارند. این تفاوت با تحلیل طیفی قابل شناسایی است و امکان پایش سلامت گیاه در مراحل مختلف رشد را فراهم میکند.
کنترل علفهای هرز
امضای طیفی خاص هر علفهرز، امکان شناسایی آن را در بین پوشش گیاهی فراهم میکند.
پایش عملکرد محصول
دادههای سنجش از دور میتوانند مقدار زیستتوده، شاخص سطح برگ و دیگر شاخصهای عملکردی را تخمین بزنند. این دادهها برای پیشبینی عملکرد محصول در پایان فصل مورد استفاده قرار میگیرند.
مزایای استفاده از سنجش از دور در کشاورزی
- پوشش وسیع: این فناوری امکان مشاهده و پایش مناطق گسترده را فراهم میکند.
- غیرمخرب بودن: سنجش از دور بدون نیاز به تماس فیزیکی با گیاه یا خاک، اطلاعات مفیدی از آنها ارائه میدهد.
- کاهش خطای انسانی: جمعآوری دادهها به صورت سیستماتیک باعث کاهش خطاهای ناخواسته انسانی و افزایش دقت تحلیل میشود.
- دسترسی به مناطق دور از دسترس: دادههای سنجش از دور میتوانند وضعیت مناطقی که بازدید میدانی آنها دشوار یا غیرممکن است را نیز نشان دهند.
- تشخیص زودهنگام: با استفاده از سنجش از دور، تغییرات خاک و گیاه پیش از بروز علائم قابل مشاهده، تشخیص داده میشوند.
محدودیتها و چالشهای سنجش از دور در کشاورزی
- هزینه بالای دادههای دقیق: بسیاری از کاربردهای سنجش از دور مانند پایش علفهای هرز یا بیماریها، نیاز به تصاویر با وضوح مکانی بسیار بالا (در حد سانتیمتر) دارند. تصاویر با وضوح مکانی و طیفی بالا معمولاً رایگان نیستند و تهیه آنها بهویژه برای مزارع کوچک، پرهزینه است.
- تأثیر شرایط جوی بر کیفیت دادهها: وجود پوشش ابری، نور خورشید متغیر یا مه میتواند باعث کاهش کیفیت تصاویر یا ایجاد تاخیر در دریافت تصویر مناسب شود. به همین دلیل ممکن است دریافت دادهها در طول فصل رشد با وقفه مواجه شود.
- پیچیدگی تفسیر امضای طیفی: امضای طیفی گیاه ممکن است حاصل چندین عامل همزمان از جمله نوع خاک، توپوگرافی، شیوه مدیریت و وجود تنشهای زیستی و غیرزیستی باشد که تشخیص علت دقیق و تفسیر آن را پیچیده میکند.
- نیاز به دانش فنی و تخصصی: تفسیر و پردازش دادههای سنجش از دور نیازمند مهارتهای فنی و نرم افزاری است.
سنجش از دور یکی از ابزارهای کاربردی در کشاورزی دقیق است. با این حال، استفاده مؤثر از این فناوری نیازمند شناخت مزایا، محدودیتها و انتخاب روش مناسب با توجه به شرایط اقلیمی، ویژگیهای مزرعه و اهداف مد نظر است. همچنین، ترکیب دادههای سنجش از دور با اطلاعات میدانی دقت تحلیلها را افزایش داده و و به تصمیمگیریهای آگاهانه و کارآمدتر در مدیریت مزرعه کمک میکند.
بخش نظرات
دیدگاهتان را در ارتباط با این مطلب آموزشی بنویسید!