Repülőgépen elhelyezett hiperspektrális érzékelőkkel mutatják ki a növényi nitrogént

Az Illinois Egyetem kutatói hiperspektrális szenzorokat helyeztek repülőgépekre, hogy gyorsan és pontosan ki tudják mutatni a kukorica nitrogénállapotát és fotoszintetikus kapacitását. A repülőgépes hiperspektrális érzékelési technika lehetővé tette számukra, hogy hektáronként néhány másodperc alatt végig pásztázzák a szántóföldeket.

Sheng Wang kutató és a tanulmány vezetője szerint a repülőgépes hiperspektrális érzékelési technika nemcsak nagyon gyors, hanem sokkal nagyobb spektrális és térbeli felbontást is biztosít, mint a hasonló, műholdfelvételeket használó vizsgálatok.

Betölti a szántóföldi mérések és a műholdak közötti űrt

Wang szerint megközelítésük betölti a szántóföldi mérések és a műholdak közötti űrt, költséghatékony és rendkívül pontos megközelítést biztosít a fenntartható precíziós mezőgazdaságban a növények nitrogéngazdálkodásához.

Egy repülőgépet szereltek fel egy csúcsminőségű hiperspektrális érzékelővel, amely képes a látható és a közeli infravörös spektrum (400-2400 nanométer) hullámhosszainak érzékelésére. A 2019-es vegetációs időszakban háromszor repült át egy illinois-i kísérleti szántóföld felett. A kutatók a szenzoradatokkal való összehasonlításhoz a földön végzett levél- és lombkoronaméréseket is elvégezték, mint földi igazoló adatokat.

Akár 85%-os pontosság

Kaiyu Guan, a tanulmány társszerzője szerint a repülések akár 85%-os pontossággal detektálták a levelek és a lombkorona nitrogénjellemzőit. Köztük több, a fotoszintetikus kapacitással és a szemterméssel kapcsolatos jellemzőt, ami közel áll a földi igazság minőségéhez. „A légi hiperspektrális szenzorokra akár a földi adatgyűjtés helyettesítésére is támaszkodhatunk anélkül, hogy nagy pontosságot kellene feláldoznunk. Eközben a légi szenzorok lehetővé teszik, hogy sokkal nagyobb területeket fedjünk le alacsony költségek mellett” - mondta Guan.

A hiperspektrális szenzorok a teljes tartományukban mindössze 3-5 nanométeres különbségeket érzékelnek, ami más távérzékelési technológiákhoz nem hasonlítható érzékenység. „Más légi távérzékelési technológiák a látható spektrumot és esetleg a közeli infravörös tartományt, mindössze négy spektrális sávot vesznek fel. Ez még csak meg sem közelíti azt, amit ezzel a hiperspektrális érzékelővel meg tudunk tenni. Ez igazán nagy teljesítményű” – mondja Guan.

A kutatócsoport kidolgozta a legjobb matematikai algoritmust is a hiperspektrális érzékelőből származó nitrogén-visszaverődési adatok észlelésére. Arra számítanak, hogy ezt az újabb technológiák megjelenésével hasznosítani fogják.

A technológiát a műholdakra vinni

„A NASA egy új műholdas hiperspektrális küldetést tervez, ahogy más kereskedelmi műholdas cégek is. A mi tanulmányunk potenciálisan biztosíthatja az algoritmust ezekhez a missziókhoz, mivel már bizonyítottuk a pontosságát a repülőgépek hiperspektrális adatainál” - mondja Wang.

Guan szerint a technológia műholdakra történő átvitele a végcél, ami lehetővé tenné, hogy a vegetációs időszak elején minden egyes szántóföld nitrogénállapotáról képet kapjunk. Az előrelépés lehetővé teszi a gazdálkodók számára, hogy megalapozottabb döntéseket hozzanak a nitrogénoldali kijuttatásról.

(Forrás: futurefarming.com)