fbpx

Xác định sức khỏe cây trồng bằng máy bay không người lái

Xác định sức khỏe cây trồng bằng máy bay không người lái - Drone

Điều gì làm nên sự khác biệt giữa các công thức về chỉ số sức khỏe thực vật NDVI, False-NDVI và VARI?

Khảo sát cây trồng bằng hình ảnh chụp từ máy bay không người lái giúp đo lường sức khỏe thực vật, xác định tính chống chịu của cây trồng với các tác nhân gây bất lợi từ bên ngoài và loại bỏ nhanh chóng các mối đe dọa đối với khu canh tác của bạn. Nhưng để làm được điều  này bạn cần bắt đầu từ đâu?

Nông nghiệp công nghệ cao đang trở thành một xu hướng trong năm 2019. Và công nghệ máy bay không người lái mới nhất cho phép bạn đánh giá tình trạng sức khỏe của cây và thay đổi tình trạng cây trồng trong vài phút. Sử dụng các thuật toán về chỉ số sức khỏe thực vật như NDVI với bản đồ bay không người lái có thể giúp làm nổi bật tính biến đổi và giúp dễ dàng phát hiện các tác nhân gây stress cho cây trồng hơn. Tuy nhiên, có rất nhiều nhầm lẫn về NDVI- một chủ đề phức tạp cần mỗi người trồng phải hiểu rõ và tìm hiểu đầy đủ về nó. Đối với nhiều người, có thể khó xác định nơi bắt đầu hoặc cách bạn nên bắt đầu thu thập thông tin chi tiết để thực hiện bay.

Trong bài này, chúng tôi sẽ giúp bạn giải quyết một số câu hỏi phổ biến nhất. Để thực hiện hóa Nông nghiệp công nghệ cao: bạn nên mua loại máy ảnh nào? và Sự khác biệt giữa NDVI, false-NDVI và VARI là gì?

Thuật toán về sức khỏe thực vật cho phép người trồng trọt và nhà nông học xác định phương sai cây trồng

Thuật toán xác định sức khỏe cây trồng

Cây bên trái là cây khỏe mạnh, cây bên phải là cây có vấn đề (dựa vào thuật toán phản xạ NDVI)

Chúng tôi có thể đo sức khỏe thực vật bằng hình ảnh drone vì thực vật khỏe mạnh phản xạ ánh sáng khác với thực vật đang có vấn đề. Thực vật khỏe mạnh hơn có xu hướng phản chiếu ánh sáng xanh nhiều hơn ánh sáng đỏ, đó là lý do tại sao chúng trông xanh hơn. Thực vật cũng phản xạ ánh sáng cận hồng ngoại không thể nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng có thể được phát hiện bằng các cảm biến cận hồng ngoại.

Các thuật toán sức khỏe thực vật như NDVI và VARI so với tỷ lệ ánh sáng thu được trên các dải màu khác nhau (đỏ, lục, lam và có khi là cận hồng ngoại) để tính các giá trị số cho từng pixel hoặc diện tích của bản đồ bay không người lái. Các bản đồ với các thuật toán về chỉ số sức khỏe thực vật sau đó được phân bổ màu dựa trên các giá trị số đó. Từ đó, người trồng hoặc nhà thực vật học dễ dàng xác định phương sai giữa các khu vực phát triển lành mạnh và các khu vực có vấn đề.

Ảnh chụp bằng Drone giúp xác định sức khỏe cây trồng

Loại máy ảnh nào phù hợp nhất với tôi để đánh giá tình trạng thực vật thông qua phần mềm quản lý AGS Soft-01 cung cấp?

Có một số loại máy ảnh có thể giúp bạn đánh giá tình trạng sức khỏe thực vật, nhưng bạn nên chọn một loại phù hợp nhất để đáp ứng nhu cầu cá nhân của bạn. Chúng tôi khuyên bạn nên bắt đầu bằng thiết bị đơn giản để xem xét quá trình vận hành của nó so với giá trị thực của sản phẩm trước khi đầu tư vào các hệ thống mô hình đắt tiền hơn. Bạn luôn có thể nâng cấp và đầu tư nhiều hơn vào phần cứng drone của mình từ đó.

Hãy cùng xem các loại máy ảnh phổ biến nhất được sử dụng để lập bản đồ bay không người lái trong nông nghiệp

Các loại máy bay không người lái - drone giúp xác định sức khỏe cây trồng

DJI Phantom   |   Mavic Pro   |   Inspire 2

Máy ảnh RGB

Máy ảnh RGB thường hoặc máy ảnh đạt tiêu chuẩn cao chụp được ánh sáng Đỏ, Xanh lục và Xanh lam. Đây là loại máy ảnh đi kèm với hầu hết các mẫu máy bay không người lái hiện tại.

Lợi ích của cảm biến RGB

Chúng tôi khuyên các nhà trồng trọt và nhà cung cấp dịch vụ  có nhu cầu lập bản đồ với máy bay không người lái cần gắn cảm biến RGB bởi một vài lý do.

Thứ nhất, hình ảnh RGB mang lại sẽ dễ tiếp cận hơn và có thể được chụp bằng máy ảnh với chất lượng trung bình – nhưng vẫn là một lựa chọn hợp lý mà không cần phải đầu tư vào công nghệ cảm biến bổ sung.

Thứ hai, máy ảnh RGB chụp ảnh tương tự như những gì được nhìn thấy bằng mắt thường. Có nghĩa là nó quen thuộc hơn và dễ hiểu hơn – ngay cả khi không sử dụng thuật toán liên quan đến các chỉ số về sức khỏe thực vật. Máy ảnh RGB cũng đa năng, có nghĩa là chúng có thể chụp ảnh để tạo bản đồ bay không người lái nhờ quá trình viễn thám kỹ càng; đồng thời RBG cũng hỗ trợ quay video chất lượng cao.

Hạn chế của cảm biến RGB

Hãy nhớ rằng máy ảnh RGB không được thiết kế đặc biệt cho nông nghiệp. Thêm vào đó, chúng chỉ có thể được sử dụng để xác định sức khỏe thực vật tương đối trong cùng một bản đồ. Điều này có nghĩa là nếu trong một ngày bạn bay được một nửa cánh đồng và nửa còn lại vào ngày hôm sau, bạn sẽ không có được một bản đồ hoàn chỉnh để theo dõi tình trạng thực vật. Điều này là do lượng ánh sáng mặt trời và mây che phủ thay đổi trong suốt thời gian của chuyến bay được cho là để phân tích dữ liệu liên quan.

Máy ảnh cận hồng ngoại (NIR)

Có hai loại máy ảnh NIR chính: Máy ảnh RGB dành cho việc hấp thụ tia cận hồng ngoại và Máy ảnh đa phổ. Nhìn chung, chúng có xu hướng đắt hơn những loại khác nhưng có rất nhiều loại có sẵn trên thị trường để lựa chọn. Hãy cùng xem xét kỹ hơn.

Máy ảnh RGB được điều chỉnh dành cho cận hồng ngoại

Máy ảnh được trang bị bộ lọc để thu được hình ảnh được kết hợp từ ánh sáng cận hồng ngoại, đỏ, lục và lam tùy theo kiểu máy.

Máy ảnh đa quang phổ

Máy ảnh đa quang phổ chụp ánh sáng đỏ, xanh lục và cận hồng ngoại. (Lưu ý: tại thời điểm đăng bài này AGS Soft-01 không hỗ trợ xử lý hình ảnh bằng máy ảnh đa quang phổ, nhưng bạn có thể thu thập dữ liệu đa quang phổ với một số đối tác trong ứng App Market của chúng tôi như Slantrange và chuyển cho AGS Soft-01 phân tích dữ liệu).

Máy ảnh trên drone chụp xác định sức khỏe cây trồngSlantrange

Lợi ích của máy ảnh RGB và Máy ảnh đa quang phổ

Một lợi ích lớn đối với máy ảnh RGB và máy ảnh đa quang phổ là khả năng hiệu chỉnh của chúng với các cảm biến ánh sáng tới, giúp so sánh dữ liệu tình trạng sức khỏe thực vật tuyệt đối theo thời gian. Điều này có nghĩa là bạn có thể so sánh các dữ liệu bản đồ khác nhau theo thời gian, mặc dù có sự thay đổi về ánh nắng mặt trời và mây che phủ từ ngày này sang ngày khác hoặc tuần này sang tuần khác. Điều này rất quan trọng đối với các nhà nông học, những người đang làm việc với nông dân trong suốt mùa vụ cũng như các nhà cung cấp dịch vụ.

Hạn chế của máy ảnh RGB và máy ảnh đa quang phổ

Máy ảnh RGB và máy ảnh đa quang phổ được điều chỉnh bằng bộ lọc NIR mang lại những tính năng có hiệu quả cao và hình ảnh NDVI chính xác (tuyệt đối) cho người dùng. Tuy nhiên, chúng đòi hỏi sự đầu tư đáng kể so với máy ảnh RGB tiêu chuẩn. Máy ảnh chất lượng cao có khả năng nhận diện NIR có giá từ $ 1.200 đến $7.000 (từ phân khúc thường đến phân khúc cao cấp).

Ngoài ra, trong khi có nhiều chuyển đổi camera từ thị trường bên ngoài đối với máy ảnh DJI, chất lượng hình ảnh không nhất quán giữa các nhà sản xuất, có nghĩa là một số có thể dẫn đến chất lượng bản đồ kém. Chúng tôi khuyên bạn nên lấy thông tin về kiểm soát chất lượng và quan tâm đến dịch vụ bảo hành từ nhà cung cấp phần cứng của bạn trước khi mua (Liên hệ đại lý ủy quyền chính thức tại khu vực bạn sinh sống để được hỗ trợ tốt nhất)

Drone bay chụp ảnh giúp xác định sức khỏe cây trồng

Tôi nên sử dụng loại thuật toán nào để đo lường tình trạng sức khỏe thực vật?

Chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng thuật toán dành cho loại hình ảnh bạn thu thập. Bắt đầu với dải màu có thể nhìn thấy RGB  dù cho bạn nghiêm túc đến mức nào khi đo lường mức độ biến đổi cây trồng với máy bay không người lái, bạn luôn có thể cải tiến dần và tăng mức độ đầu tư của mình.

Hãy cùng xem một số thuật toán liên quan đến tình trạng sức khỏe thực vật phổ biến nhất đang được sử dụng trong ngành công nghiệp hiện nay.

VARI là gì?

Chỉ số VARI (Visible Atmospherically Resistant Index ) là thuật ngữ được thiết kế và thử nghiệm để hoạt động với các cảm biến RGB. VARI là thước đo của hình ảnh về mức độ “xanh” trên lá cây. VARI không nhằm thay thế cho máy ảnh NIR, nhưng nó có ý nghĩa khi làm việc với hình ảnh không phải là NDVI. Hình ảnh RGB với thuật toán VARI được áp dụng để phát hiện các vùng chịu ảnh hưởng từ môi trường bên ngoài ở khu vực trồng trọt.

Ảnh RGB và thuật toán VARI chụp bằng drone

Tại sao nên sử dụng cảm biến RGB và thuật toán VARI?

Nhiều nông dân chỉ đang tìm cách hiểu biết biết về tình trạng thực vật trên khu vườn của họ. Thực chất thì những hình ảnh RGB với thuật toán VARI cung cấp thông tin hữu ích liên quan đến phương sai tại một thời điểm và có thể là một công cụ có giá trị để giúp nông dân xác định vấn đề của cây trồng và hỗ trợ đưa ra những giải pháp tối ưu liên quan đến việc điều chỉnh cây trồng. Nhiều khách hàng của AGS Soft-01 báo cáo rằng hình ảnh RGB là quá đủ để xác định tính biến đổi và đạt được những hiểu biết nhằm cải thiện các vấn đề liên quan đến cây trồng của họ.

Ảnh chỉ số thực vật NVDI chụp bằng Drone

NDVI là gì?

Chỉ số thực vật NDVI (Normalized Difference Vegetation Index ) là một kỹ thuật viễn thám thường được sử dụng để xác định mật độ phân bố của thảm thực vật và đo lường tình trạng sức khỏe tổng thể của thực vật. NDVI là tiêu chuẩn để đánh giá trạng thái sinh trưởng và phát triển trạng thái của thực vật trong ngành nông nghiệp trong nhiều năm. Trước đây, hình ảnh cận hồng ngoại thường được chụp bởi vệ tinh hoặc máy bay có người lái, nhưng bây giờ điều này được thay thế bởi máy bay không người lái. Trong quá khứ, có thể mất vài tuần hoặc hơn để nhận được hình ảnh NDVI từ các vệ tinh. Ngày nay, người trồng trọt và nhà nông học có thể mua máy bay không người lái và máy ảnh có khả năng tiếp nhận NIR để thu thập hình ảnh NDVI theo yêu cầu với giá cả phải chăng và dễ tiếp cận hơn các phương pháp trước đây.

NDVI dựa vào việc so sánh ánh sáng cận hồng ngoại để đo lượng tình trạng thực vật thông qua một loạt các điều kiện.

NDVI

Tại sao nên sử dụng máy ảnh RGB và máy ảnh đa quang phổ và thuật toán NDVI?

Những người trồng trọt, nhà nông học và nhà cung cấp dịch vụ bay không người lái (DSP) đang tìm cách hiểu một cách cơ bản về dữ liệu liên quan đến tình trạng sức khỏe thực vật theo thời gian rằng họ có thể muốn sử dụng hình ảnh NDVI được chụp bằng máy ảnh RGB bằng bộ lọc NIR hoặc sử dụng máy ảnh đa quang phổ. Những máy ảnh này được thiết kế đặc biệt cho nhu cầu nông nghiệp. Điều này có nghĩa là bất kỳ hình ảnh NDVI nào được tạo ra đều có thể dễ dàng để phân tích và dựa vào đó để phát hiện vấn đề nhỏ nhất của cây trồng bằng cách đọc ánh sáng cận hồng ngoại và thu nhận bất kỳ phản xạ nào từ thực vật. Đôi khi có thể xác định các vấn đề của cây trồng sớm hơn so với các cảm biến RGB tiêu chuẩn.

False-NDVI là gì?

Trong quá trình nghiên cứu, bạn có thể đã bắt gặp thuật ngữ “false-NDVI”. Đây là thuật toán NDVI được áp dụng cho hình ảnh RGB. Mặc dù một số người trồng có thể nhận thấy false-NDVI hữu ích, chúng tôi không khuyên bạn nên áp dụng NDVI cho hình ảnh RGB vì thuật toán không được thiết kế cho mục đích đó. Kết quả là, điều này dẫn đến việc báo cáo dữ liệu không chính xác. Như đã đề cập ở trên, công thức VARI là một cách hữu ích hơn nhiều để tính toán sức khỏe thực vật bằng hình ảnh RGB.

Đo lường tình trạng sức khỏe thực vật chỉ là một phần của quá trình trồng trọt

Theo Norm Lamothe thuộc Tập đoàn Deveron UAS : “Một điều cực kỳ quan trọng vẫn là chính bạn phải tự mình kiểm tra khu vườn của mình phải đặt của – mọi bản đồ về NDVI vẫn chủ yếu dựa vào thực tế cụ thể trên mặt đất”  

Hãy nhớ rằng cho dù bạn chọn thuật toán nào để đo sức khỏe thực vật, bạn nên theo dõi kiểm tra trực tiếp. Việc đo lường tình trạng sức khỏe thực vật cho phép bạn nhìn thấy sự biến đổi, nhưng nó sẽ không chỉ cho bạn biết tại sao sự biến đổi đó lại xảy ra. Bạn phải luôn luôn đi ra ngoài cánh đồng của mình để tìm hiểu sự thật về bất kỳ phương sai cây trồng nào khi nó có vấn đề. Dựa vào những điều bạn kiểm tra được kết hợp với kiến thức bạn có được, sẽ cho phép bạn xác định hướng hành động tốt nhất để cải thiện cây trồng, từ đó, tạo ra năng suất cao nhất.

“ Điều nên làm nhất đó chính là hiểu thật sâu sắc về tình trạng cây trồng của mình – từ tình trạng đất cho tới các vấn đề liên quan đến cây trồng cũng như các ảnh hưởng từ bên ngoài”- Theo Chad Colby, Colby AgTech

Tìm hiểu thêm thông tin về máy bay nông nghiệp

Quý khách cần tư vấn thêm về giải pháp hoặc trải nghiệm sản phẩm, xin vui lòng liên hệ với AGRAS:

Trả lời

Call Now Button
- Bạn đang quan tâm đến Máy bay Phun thuốc? - Bạn đang muốn ứng dụng Máy bay Phun thuốc vào công việc của mình? - Bạn đang muốn kinh doanh hoặc khởi nghiệp trong nông nghiệp?

Hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn!