برآورد میزان نیتروژن با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای
برآورد میزان نیتروژن با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای
نیتروژن یکی از عناصر اساسی است که برای رشد و توسعه گیاهان لازم است. این عنصر در فرآیندهای متابولیسمی گیاهان نقش حیاتی ایفا می‌کند و بر عملکرد و تحمل گیاهان به شرایط محیطی مختلف تأثیر می‌گذارد. استفاده بیش از حد از کودهای شیمیایی در کشاورزی نه تنها می‌تواند منجر به مسمومیت غذایی شود بلکه می‌تواند بر روی سلامت خاک، کیفیت آب زیرزمینی و حتی کیفیت هوا تأثیر منفی بگذارد. همچنین تشخیص زودهنگام کمبودهای تغذیه‌ای در گیاهان می‌تواند به کشاورزان کمک کند تا قبل از اینکه مشکل به صورت جدی مطرح شود، شیوه‌های کوددهی بهتری را طراحی کنند. برای مقابله با این چالش‌ها و بهبود عملکرد کشاورزی، کشاورزان باید به سمت استفاده از روش‌های پایدارتر و کم‌هزینه‌تر حرکت کنند.
نیتروژن به رشد سریع رویشی گیاهان کمک می‌کند و باعث ایجاد رنگ سبز سالم گیاه می‌شود. این عنصر به گیاهان اجازه می‌دهد تا به صورت موثری از نور خورشید استفاده کنند و انرژی لازم برای رشد و توسعه را فراهم کنند.
چندین روش برای استخراج میزان نیتروژن موجود در محصولات کشاورزی وجود دارد که شامل:
• تجزیه و تحلیل بافت گیاه
• آنالیز نمونه خاک
• اندازه گیری توسط کلروفیل متر
• پردازش تصاویر ماهواره‌ای
شناسایی دقیق نیازهای غذایی گیاه به نیتروژن در طول دوره رشد بسیار حیاتی است. اما چالش‌هایی مانند دشواری در جمع‌آوری نمونه‌ها، کمبود تعداد نمونه‌ها، هزینه بالای تجزیه و تحلیل نمونه‌ها، محدودیت در نتایج به نقاط نمونه‌برداری و عدم داشتن دید کلی از مزرعه وجود دارد.
برای مقابله با این چالش‌ها، روش‌های متعددی پیشنهاد شده‌اند؛ یکی از این روش‌ها استفاده از تکنیک‌های سنجش از دور و تصاویر ماهواره ای و هوایی است.
این فناوری با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و هوایی و تجزیه و تحلیل آنها، امکان شناسایی و پیش‌بینی تغییرات در مزارع و اعمال دقیق نهاده‌ها را فراهم می‌کند. با استفاده از تکنیک‌های سنجش از دور، می‌توان پارامترهای خاک مانند رنگ، مواد آلی، بافت، رطوبت و نیز پارامترهای گیاهی مانند میزان رسیدگی، میزان نیتروژن، تراکم محصول و نوع محصول را اندازه‌گیری کرد.
1. این روش ها دارای دقت کمتری در استخراج اطلاعات بدون وجود داده های نمونه برداری زمینی هستند.
2. این روش ها معمولا برای مناطق کوچکتری قابل اجرا هستند و ممکن است برای پوشش مناطق گسترده محدودیت داشته باشند.
3.جمع آوری نمونه ها و انجام آزمایش ها زمان بر است و ممکن است نیاز به چندین مرحله فرآیند باشد که به زمان بیشتری نیاز دارد.
4. هزینه های مرتبط با نمونه برداری، آزمایشات و تحلیل های آزمایشگاهی ممکن است بالاتر از استفاده از پردازش تصاویر ماهواره ای باشد.
با توجه به توضیحات قبلی درباره چالش‌های موجود در استخراج نیتروژن محصولات کشاورزی، در ادامه به بررسی مزایای استفاده از سنجش از دور برای این منظور می‌پردازیم.
استفاده از سنجش از دور به منظور برآورد مقدار نیتروژن محصولات کشاورزی چندین مزیت کلیدی دارد:
دقت و رزولوشن بالا: تکنولوژی ماهواره ای می تواند تصاویر با وضوح بالا، دوره ای و مستمر فراهم کند، که این امکان را می دهد تا میزان نیتروژن به صورت مستمر مورد ارزیابی قرار گیرد.
تصاویر ماهواره ای به دلیل وجود رزولوشن یا دقت مناسب در بررسی قسمت های مختلف مزرعه این امکان را فراهم می کنند تا جزئیات کوچک تری از محصولات کشاورزی را تحلیل کنیم و اطلاعات دقیق تری از میزان نیتروژن دریافت کنیم.
پوشش گسترده: ماهواره ها می توانند مناطق گسترده ای را در یک زمان تحت پوشش قرار دهند، که این امکان را به محققان می دهد تا اطلاعات نیتروژن در محصولات کشاورزی را برای مناطق گسترده تری در سراسر جهان بدست آورند.
زمان بندی مکرر: این روش امکان دسترسی به تصاویر مکرر از همان منطقه در طول فصل رشد را فراهم می کند، که این اجازه را می دهد تا تغییرات در میزان نیتروژن در طول دوره فنولوژی محصول را بررسی کرده و به توصیفات دقیق تری از پدیده های کشاورزی دست یابیم.
کاهش هزینه ها: استفاده از داده های ماهواره ای می تواند هزینه های مرتبط با بررسی میدانی را تا حد قابل توجهی کاهش داده و به کشاورزان و مدیران کشت و صنعت ها کمک کند تا منابع خود را بهینه تر مدیریت کنند.
به طور کلی، استفاده از پردازش تصاویر ماهواره ای به دلیل دقت بالا، پوشش گسترده، دسترسی مکرر و کاهش هزینه ها مزایای بیشتری نسبت به روش های سنتی برای استخراج میزان نیتروژن در محصولات کشاورزی دارد.
البته با توجه به وابسته بودن آنالیز تصاویر ماهواره ای به نمونه برداری های زمینی و آزمایشگاهی توسعه الگوریتم های مختلف به منظور برآورد مقدار نیتروژن محصولات مختلف کشاورزی بدون موارد ذکر شده عملا امکان پذیر نمی باشد.
تیم تخصصی تحقیق و توسعه جوتیار به منظور برآورد با دقت بالا از مقدار نیتروژن محصولات کشاورزی استراتژیک در طی چندین سال نمونه برداری مزارع مناطق مختلف کشور، الگوریتم های هوش مصنوعی مربوطه را توسعه داده و اطلاعات دقیقی از وضعیت توزیع نیتروژن در سطح مزرعه را به کشاورزان ارائه می دهد به صورتی که با اطمینان خاطر کشاورزان می توانند برنامه ریزی های کودی محصول را متناسب با نقشه های نیتروژن انجام دهند.
