کاربرد فناوری فضایی در مدیریت تولید محصولات کشاورزی

فناوری فضایی به مجموعه‌ای از فناوری‌ها و تکنولوژی‌هایی اشاره دارد که برای استفاده از فضای بیرونی و جهان فضایی طراحی شده‌اند.

این حوزه شامل موارد متنوعی است که از طریق آن‌ها می‌توان به فضای بیرونی دسترسی پیدا کرد، از جمله موشک‌های فضایی، ماهواره‌ها، کاوشگرهای سیاره‌ای، تصویربرداری دیجیتالی، طراحی و توسعه سنسورها و سنجندههای فضایی، سفرهای بین سیاره‌ای، مواد جدید، سفر انسان به فضا و بسیاری موضوعات دیگر می‌رسد.

گستره کاربردهای فضایی، از ارتباطات و ناوبری گرفته تا رصد زمین، پیش‌بینی آب و هوا، عملیات امنیتی و اطلاعاتی، کشاورزی و برنامه‌هایی که نیاز به زمان‌بندی، موقعیت‌یابی دقیق دارند را شامل می‌شود. به لطف پیشرفت‌های تکنولوژیکی و کاهش هزینه‌ها، کشوهای بیشتری در حال حاضر در اقتصاد فضایی مشارکت دارند.

فناوری فضایی می‌تواند به یکی از مهم‌ترین فناوری‌های جدید برای سیستم‌های کشاورزی تبدیل شود و در نهایت منجر به سیستم‌های کشاورزی پایدار، انعطاف‌پذیر و کارآمدتر شود. فناوری فضایی این روزها نحوه انجام کارها را روی زمین تغییر می‌دهد. اما شاید در بخش کشاورزی است که تاثیر آن به شدت احساس می‌شود و این پتانسیل را دارد که نحوه عملکرد این بخش را تا سال 2030 تغییر دهد.

چگونه کاربردهای فناوری فضایی می‌توانند برای کشاورزی مفید باشند:

برنامه‌های فضایی در کشاورزی می‌توانند تاثیر قابل توجهی در کشاورزی در سال‌های آینده داشته باشند، اما برای این امر نیاز به توجه و اقدامات مشخص و مستقیم است. برای مثال، شناسایی آفات در مراحل اولیه با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای ابر طیفی و نوری می‌تواند سالانه تا 0.8 میلیارد تن محصول را نجات دهد.

همچنین، کمک به کاهش نهاده‌ها مانند آفت‌کش‌ها و کود می‌تواند تا 50 میلیون تن از انتشار دی اکسید کربن در سال را کاهش دهد. مصرف آب نیز می‌تواند 5 تا 10 % کاهش یابد که تا 2.8 میلیارد لیتر آب شیرین از بهبود آبیاری با اطلاعات ماهواره‌ای باعث می‌شود. این اعداد نشان می‌دهند که برنامه‌های فضایی می‌توانند به حفظ محیط زیست و افزایش تولید محصولات کمک کنند.

بر اساس تجزیه و تحلیل داده‌های سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد، کاهش ضایعات غذایی می‌توانند 150 تا 175 میلیارد دلار به ارزش اقتصادی اضافی برای تولید کنندگان کمک کند و کاهش 5 درصدی هزینه نشان دهنده 7 تا 8 میلیارد دلار برای تولید کنندگان صرفه جویی در نهاده است.

این امر نشان می‌دهد که برنامه‌های فضایی در کشاورزی نه تنها می‌توانند به بهبود کیفیت محصولات کمک کنند، بلکه می‌توانند به افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌ها نیز کمک کنند.

برای اینکه بتوان از پتانسیل فناوری فضایی در کشاورزی به طور کامل استفاده کرد، نیاز به توجه و اقدامات مشخص و مستقیم است. این شامل توسعه و بهبود تکنولوژی‌های فضایی مانند سنسورهای محیطی و دانش مصنوعی، ارائه آموزش‌ها و پشتیبانی برای کشاورزان برای استفاده از این تکنولوژی‌ها، و ایجاد سیاست‌ها و برنامه‌هایی برای حمایت از استفاده از فناوری فضایی در کشاورزی است.

با این اقدامات، می‌توان انتظار داشت که برنامه‌های فضایی در کشاورزی به طور قابل توجهی به بهبود کیفیت محصولات، کاهش تأثیرات محیطی، و افزایش بهره‌وری کمک کنند.

چگونه در عمل کار می‌کند:

 سنجنده‌های راه دور مبتنی بر فضا که اطلاعات زیادی از جمله اطلاعات آب و هوا و تصاویر از حوزه‌های نوری، فراطیفی و چند طیفی را جمع‌آوری می‌کنند، که به طور موثر با استفاده از چندین مرحله‌ کلیدی عمل می‌کنند:

1. تفسیر تصویر: پس از جمع‌آوری داده‌ها، تصاویر با ترکیبات باند مختلف تولید می‌شوند که می‌توانند در تصمیم‌گیری مدیریت منابع و ارزیابی بحران‌ها کمک کنند. این نیازمند تفسیر صحیح تصاویر است که شامل آشنایی با مقیاس‌های مختلف تصویر، جستجوی الگوها، شکل‌ها و بافت‌ها، و تعریف رنگ‌ها است.

2. پردازش، تفسیر و تحلیل داده‌ها: داده‌های سنجنده‌های راه دور که از طریق ماهواره‌ها جمع‌آوری می‌شوند، نیاز به پردازش دارند قبل از اینکه بتوانند توسط پژوهشگران و کاربران علمی دیگر استفاده شوند. داده‌ها در سطوح مختلفی پردازش می‌شوند و برای کاربردهای مختلفی از جمله کشاورزی، منابع آبی، سلامت و کیفیت هوا استفاده می‌شوند.

3. تحلیل کمی: با استفاده از الگوریتم‌های طبقه‌بندی تصویر، می‌توان نوع مختلف پوشش زمین را به طور قابل تشخیص تر تشخیص داد. این به کاربر امکان می‌دهد تا با استفاده از داده‌های مشخص شده برای نوع پوشش زمین معرفی شده، برنامه‌های طبقه‌بندی را آموزش دهد.

4. رزولوشن: رزولوشن نقش مهمی در استفاده از داده‌ها از طریق سنجنده دارد. رزولوشن می‌تواند بسته به مدار ماهواره و طراحی سنجنده متفاوت باشد. چهار نوع رزولوشن برای هر مجموعه داده‌ای باید در نظر گرفته شود: رزولوشن رادیومتری، رزولوشن فضایی، رزولوشن طیفی و رزولوشن زمانی.

این مراحل کلیدی به طور موثر به کشاورزان کمک می‌کنند تا با استفاده از داده‌های سنجنده‌های راه دور مبتنی بر فضا، تصمیمات مدیریتی بهتری بگیرند، بهبود کیفیت محصولات را تحقق کنند، و از انتشار غیرضروری منابع آبی جلوگیری کنند.

فناوری‌های مبتنی بر فضا و ماهواره‌ای در حال بهبود هستند و با توجه به پیشرفت‌های اخیر، در حوزه کشاورزی برای مورد زیر استفاده می‌شوند:

1. تخمین عملکرد: با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای و تجزیه و تحلیل، می‌توان تخمین‌های دقیق و خاص منطقه‌ای از تولید محصول مورد انتظار ارائه داد. این امکان به کشاورزان کمک می‌کند تا بر اساس نوع محصول، کمیت مورد نیاز را تعیین کنند، قیمت محصولات را پیش‌بینی کنند و لجستیک را برای مناطق برداشت تراز کنند.

2. بهینه‌سازی عملکرد: داده‌های ماهواره‌ای می‌توانند به تقویت تجزیه و تحلیل‌های پیشرفته کمک کنند که نقص‌های محصول درون مزرعه را شناسایی می‌کنند. این امکان به کشاورزان اجازه می‌دهد تا عملیات و اقدامات خود را برای به حداکثر رساندن تولید در هکتار با استفاده کارآمدتر از منابع اطلاع‌رسانی می‌کنند.

3. تقویت شیوه‌های پایدار: با استفاده از بینش‌های ماهواره‌ای، می‌توان به کمک کاهش انتشار، استفاده کمتر از آب و تشویق شیوه‌های احیاکننده در مزارع پرداخت.

4. پیش‌بینی، تأیید و کاهش آسیب‌های ناشی از بلایای طبیعی: ماهواره‌ها دارای توانایی منحصربه‌فرد در نظارت از راه دور شرایط قبل و بعد از خشکسالی، آتش‌سوزی و سیل هستند. این امکان به کشاورزان کمک می‌کند تا با پیش‌بینی و تأیید شرایط محیطی، آسیب‌های ناشی از بلایای طبیعی را کاهش دهند.

5. امکان استقلال و نظارت مستمر از طریق اتصال مبتنی بر ماهواره: در مناطق دورافتاده با پوشش پهنای باند تلفن همراه ضعیف، اتصال مبتنی بر ماهواره امکان استقلال و نظارت مستمر را فراهم می‌کند. این امکان به کشاورزان کمک می‌کند تا با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای، تصمیمات مدیریتی بهتری بگیرند و به مقابله با چالش‌های محیطی و اقتصادی پاسخ دهند.

6. تعیین بهترین زمان برداشت: با استفاده از تکنولوژی‌های فضایی، کشاورزان می‌توانند زمان بهینه برای برداشت محصولات را تعیین کنند. این کار با استفاده از داده‌های مربوط به شرایط محیطی و تغییرات آب و هوایی انجام می‌شود.

7. مدیریت منابع آبی: فناوری فضایی می‌تواند به کشاورزان کمک کند تا به طور موثر منابع آبی خود را مدیریت کنند. از طریق استفاده از سنسورهای محیطی و داده‌های مربوط به میزان بارش، می‌توان به طور دقیق میزان آب مورد نیاز برای تولید محصولات را تعیین کرد..

8 تولید محصولات با کیفیت بالا: با استفاده از تکنولوژی‌های مدرن مانند دانش مصنوعی و هوش مصنوعی، می‌توان به تولید محصولات با کیفیت بالا و با کارایی بیشتر دست یافت. این تکنولوژی‌ها می‌توانند به تعیین نیازهای محیطی محصولات و تعیین بهترین روش‌های کشت و کار کمک کنند.

9. کاهش تأثیرات محیطی: فناوری فضایی می‌تواند به کاهش تأثیرات محیطی کشاورزی کمک کند. با استفاده از داده‌های مربوط به شرایط محیطی و تغییرات آب و هوایی، می‌توان روش‌های کشت و کار را به گونه‌ای تنظیم کرد که تأثیرات محیطی آن‌ها کاهش یابد.

10. افزایش بهره‌وری: با استفاده از فناوری فضایی، می‌توان بهره‌وری کشاورزی را افزایش داد. این امکان با استفاده از داده‌های مربوط به محیط زمین و منابع آبی، به تعیین بهترین روش‌های کشت و کار و مدیریت منابع آبی کمک می‌کند.

در کل فناوری‌های فضایی به کشاورزان امکان می‌دهد تا با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای مربوط به محیط زمین و منابع آبی، تولید محصولات با کیفیت بالا و با کارایی بیشتر را انجام دهند و همچنین به کاهش تأثیرات محیطی کشاورزی کمک کنند.تصمیمات مدیریتی بهتری بگیرند، به مقابله با چالش‌های محیطی و اقتصادی پاسخ دهند و به بهبود عملکرد مزارع کمک کنند.

در سامانه هوشمند پایش ماهواره‌ای و هوایی جوتیار پارامترهای مهم و کاربردی با استفاده از فناوری‌های فضایی برای کاربران ارائه شده است. به طور مثال با استفاده از بررسی وضعیت نیتروژن در مزرعه، توسط سامانه جوتیار می‌توان میزان کود نیتروژنی مورد نیاز را در مدیریت مزرعه تعیین کرد. همچنین برای بهبود مدیریت منابع آبی در مزارع و فضاهای سبز، می‌توان از پارامتر نیاز آبی قابل برآورد در سامانه جوتیار استفاده کرد.