Методика применения БЛА для сельского хозяйства
Добавлено: 17 июл 2011, 22:16
Доброго времени суток всем.
Нас пригласили для АФС сахарной свеклы с целями... В общем, с непонятными мне целями. "Давайте что-нибудь снимем, а потом посмотрим, как это можно использовать". Так как Заказчик достаточно крупный, полей у них много (и не только со свеклой), они готовы и купить наш БЛА (даже не один) и пользоваться услугами при одном простом условии: это должно быть экономически выгодно. . Про спутниковые снимки я им рассказал. Говорят - знаем, но дорого и вообще невозможно в те сроки, которые им нужны.
Так как руководство - люди прогрессивные и вовсю стараются поднять производительность любыми доступными способами - они решили рискнуть. Сейчас съемка заканчивается. По-моему мнению, интерпретация данных - неэффективна. По-мнению Заказчика - затраченные деньги окупились. Пока не за счет реальной пользы от полученных данных, а от того, что все исполнители Заказчика знали - идет съемка всех полей в Воронежской области (еще сделали Курскую и на сл. неделе закончим Пензенскую), и если они накосячат, их могут конкретно наказать. В общем исполнительская дисциплина выросла, насколько - не мне судить, но согласитесь, для России это тоже один из результатов. Не думаю, что это многоразово сработает, поэтому теперь от политических результатов перейдем к практическим.
Что им нужно по свекле - возможность анализировать всхожесть после засева. Т.е. когда кустики еще маленькие - увидеть, что вот тут все хорошо, а тут или семян было мало, или подкормки не хватает и успеть принять соответствующие меры, причем точечно - либо досажать - либо подкормить. Вторая задача - примерно через месяц после всхода найти на полях районы сгущения сорняков, чтобы химобработка против них была эффективной и точечной. Кстати, для этого используются пилотируемые самолеты. Т.е. АХР, все по серьезному. Если сорняка нет, то и травить не нужно, а химобработка против сорняка все-равно снижает урожайность основной культуры. Задачи ясны. Но вот как их выполнить?
Сначала отлетали мы десяток полей (70 км. кв.) с высоты 100 м с разрешением 1.5 см/пиксель, кустики видно замечательно. Но! Кол-во данных - гигантское. Сшивать их - никаких компьютеров не хватит. Да и анализ такого кол-ва данных - сизифов труд. Кроме того, производительность съемки низкая, за три летных дня по четыре полета в день одним нашим электролетом Птеро-Е сняли примерно десятую часть того, что предполагалось. Сев проходил примерно за две недели, поэтому с соответствующим сдвигом после комбайнов мы должны были облетать это тоже не более, чем за две недели. В итоге пришли к тому, чтобы летать не с полным покрытием (и перекрытием для сшивки), а сделать репрезентативную съемку с продольным перекрытием на прямых, чтобы данные по 10% снятых площадей можно было интерпретировать для всей площади культуры. Репрезентативность у нас получилась ненаучная. Просто посчитали, какое покрытие должно быть, чтобы успеть уложиться в сроки. Точно пока не скажу, какая получилась площадь - ну где-то от 5 до 10%. Мы не успели получить разрешения от пограничников, поэтому поля ближе 25 км от границы остались неохваченными. Это тоже внесло свои коррективы.
Идея обработки снимков с высоким разрешением такова: посчитать с помощью Definiens (программа для анализа изображений, например подсчет эритроцитов в результатах анализов или кол-ва кустов свеклы) кол-во кустов на каждом кадре. Про программу знаю только заочно. Стоимость однопользовательской лицензии - за 20 штук евро. Попытаемся получить триал, чтобы попробовать и понять, стоит ее покупать или нет. Кстати, м.б. кто-нибудь знает подобный софт? Вообще нужен не просто подсчет кол-ва кустов на кадре, а скажем так, построение функции плотности кустов на единицу площади. Всю съемку по логу мы можем укладывать на ЦКМ.
А теперь собственно то, что я хотел вынести на обсуждение:
Можно ли использовать полученные результаты для интерпретации всхожести тех же самых полей, но снятых с высоты 1000-1500 м с разрешением 15-20 см на пиксель? Насколько я понимаю, яркость по зеленому каналу можно будет как раз интерпретировать, как функцию плотности всходов? Чтобы отсеять разницу в почвах, влажности и других факторах, фильтровать другие каналы цвета...
Т.е. предлагаемая методика обработки с моей точки зрения должна выглядеть так:
1. Съемка с малой высоты (100 м) репрезентативной части площади полей.
2. Съемка с большой высоты полной площади полей (сразу же за репрезентативной съемкой).
3. Точные расчеты плотности посевов (ну или других зависимостей) по репрезентативной съемке с учетом конкретики данной местности (цвет почвы, влажность и т.д).
4. Сшивка АФС с больших высот, накладывание съемки с малой высоты, построение функции плотности всходов по площадям полей, использование полученной функции для интерпретации по всей площади полей.
В принципе этот метод должен позволить и поиск сорняков. Цвет у них другой, его наверное можно как-то выделять? То же самое по влажности, но тут видимо лучше брать пробы влажности на самом поле и нет необходимости делать репрезентативную съемку. Просто взять пробы на каждом поле, поставить значения измерений в точки и каким-то образом интерполировать полученные данные...
Если мои предположения корректны (хотя бы частично), при финансовой поддержке Заказчика можно собрать группу желающих специалистов с этого форума, чтобы построить такую технологию обработки данных. Предполагаю, что спутниковые снимки тут тоже могут сыграть определенную роль. Но какую - пока даже предположить не могу. Времени - до сева в 2012 году.
Камера настраивается на ручной режим съемки, т.е. никакой автоматики. Одна и та же диафрагма, выдержка, цветовая температура и ISO. Будет попытка снять ИК фильтр и снимать частично в ИК, но не в ближайшее время. Говорят, что по растениям там информации может быть больше, чем в видимом диапазоне. Я пока небольшой спец, поэтому ничего сказать не могу. Хотим еще попробовать съемку тепловизором 8-14 мкм ночью. Но его для всхожести и сорняков наверное вообще нет смысла использовать. Пока не знаю, для чего можно, это тоже вопрос для обсуждения. Может кто-нибудь знает?
Снимки выложу к вечеру понедельника, потому что сейчас пишу из дома.
Нас пригласили для АФС сахарной свеклы с целями... В общем, с непонятными мне целями. "Давайте что-нибудь снимем, а потом посмотрим, как это можно использовать". Так как Заказчик достаточно крупный, полей у них много (и не только со свеклой), они готовы и купить наш БЛА (даже не один) и пользоваться услугами при одном простом условии: это должно быть экономически выгодно. . Про спутниковые снимки я им рассказал. Говорят - знаем, но дорого и вообще невозможно в те сроки, которые им нужны.
Так как руководство - люди прогрессивные и вовсю стараются поднять производительность любыми доступными способами - они решили рискнуть. Сейчас съемка заканчивается. По-моему мнению, интерпретация данных - неэффективна. По-мнению Заказчика - затраченные деньги окупились. Пока не за счет реальной пользы от полученных данных, а от того, что все исполнители Заказчика знали - идет съемка всех полей в Воронежской области (еще сделали Курскую и на сл. неделе закончим Пензенскую), и если они накосячат, их могут конкретно наказать. В общем исполнительская дисциплина выросла, насколько - не мне судить, но согласитесь, для России это тоже один из результатов. Не думаю, что это многоразово сработает, поэтому теперь от политических результатов перейдем к практическим.
Что им нужно по свекле - возможность анализировать всхожесть после засева. Т.е. когда кустики еще маленькие - увидеть, что вот тут все хорошо, а тут или семян было мало, или подкормки не хватает и успеть принять соответствующие меры, причем точечно - либо досажать - либо подкормить. Вторая задача - примерно через месяц после всхода найти на полях районы сгущения сорняков, чтобы химобработка против них была эффективной и точечной. Кстати, для этого используются пилотируемые самолеты. Т.е. АХР, все по серьезному. Если сорняка нет, то и травить не нужно, а химобработка против сорняка все-равно снижает урожайность основной культуры. Задачи ясны. Но вот как их выполнить?
Сначала отлетали мы десяток полей (70 км. кв.) с высоты 100 м с разрешением 1.5 см/пиксель, кустики видно замечательно. Но! Кол-во данных - гигантское. Сшивать их - никаких компьютеров не хватит. Да и анализ такого кол-ва данных - сизифов труд. Кроме того, производительность съемки низкая, за три летных дня по четыре полета в день одним нашим электролетом Птеро-Е сняли примерно десятую часть того, что предполагалось. Сев проходил примерно за две недели, поэтому с соответствующим сдвигом после комбайнов мы должны были облетать это тоже не более, чем за две недели. В итоге пришли к тому, чтобы летать не с полным покрытием (и перекрытием для сшивки), а сделать репрезентативную съемку с продольным перекрытием на прямых, чтобы данные по 10% снятых площадей можно было интерпретировать для всей площади культуры. Репрезентативность у нас получилась ненаучная. Просто посчитали, какое покрытие должно быть, чтобы успеть уложиться в сроки. Точно пока не скажу, какая получилась площадь - ну где-то от 5 до 10%. Мы не успели получить разрешения от пограничников, поэтому поля ближе 25 км от границы остались неохваченными. Это тоже внесло свои коррективы.
Идея обработки снимков с высоким разрешением такова: посчитать с помощью Definiens (программа для анализа изображений, например подсчет эритроцитов в результатах анализов или кол-ва кустов свеклы) кол-во кустов на каждом кадре. Про программу знаю только заочно. Стоимость однопользовательской лицензии - за 20 штук евро. Попытаемся получить триал, чтобы попробовать и понять, стоит ее покупать или нет. Кстати, м.б. кто-нибудь знает подобный софт? Вообще нужен не просто подсчет кол-ва кустов на кадре, а скажем так, построение функции плотности кустов на единицу площади. Всю съемку по логу мы можем укладывать на ЦКМ.
А теперь собственно то, что я хотел вынести на обсуждение:
Можно ли использовать полученные результаты для интерпретации всхожести тех же самых полей, но снятых с высоты 1000-1500 м с разрешением 15-20 см на пиксель? Насколько я понимаю, яркость по зеленому каналу можно будет как раз интерпретировать, как функцию плотности всходов? Чтобы отсеять разницу в почвах, влажности и других факторах, фильтровать другие каналы цвета...
Т.е. предлагаемая методика обработки с моей точки зрения должна выглядеть так:
1. Съемка с малой высоты (100 м) репрезентативной части площади полей.
2. Съемка с большой высоты полной площади полей (сразу же за репрезентативной съемкой).
3. Точные расчеты плотности посевов (ну или других зависимостей) по репрезентативной съемке с учетом конкретики данной местности (цвет почвы, влажность и т.д).
4. Сшивка АФС с больших высот, накладывание съемки с малой высоты, построение функции плотности всходов по площадям полей, использование полученной функции для интерпретации по всей площади полей.
В принципе этот метод должен позволить и поиск сорняков. Цвет у них другой, его наверное можно как-то выделять? То же самое по влажности, но тут видимо лучше брать пробы влажности на самом поле и нет необходимости делать репрезентативную съемку. Просто взять пробы на каждом поле, поставить значения измерений в точки и каким-то образом интерполировать полученные данные...
Если мои предположения корректны (хотя бы частично), при финансовой поддержке Заказчика можно собрать группу желающих специалистов с этого форума, чтобы построить такую технологию обработки данных. Предполагаю, что спутниковые снимки тут тоже могут сыграть определенную роль. Но какую - пока даже предположить не могу. Времени - до сева в 2012 году.
Камера настраивается на ручной режим съемки, т.е. никакой автоматики. Одна и та же диафрагма, выдержка, цветовая температура и ISO. Будет попытка снять ИК фильтр и снимать частично в ИК, но не в ближайшее время. Говорят, что по растениям там информации может быть больше, чем в видимом диапазоне. Я пока небольшой спец, поэтому ничего сказать не могу. Хотим еще попробовать съемку тепловизором 8-14 мкм ночью. Но его для всхожести и сорняков наверное вообще нет смысла использовать. Пока не знаю, для чего можно, это тоже вопрос для обсуждения. Может кто-нибудь знает?
Снимки выложу к вечеру понедельника, потому что сейчас пишу из дома.