چکیده:

اخیراً استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین که مجهز به سنسورهای متعددی هستند  برای دیده‌بانی مزارع برای انجام خدمات متعددِ جمع آوری اطلاعات کشاورزی و نیز انجام برخی خدمات کشاورزی مانند پخش کود و آفت کش گسترش یافته است.

تعداد کلمات:   1109  /     تخمین زمان مطالعه: 5 دقیقه

مترجم: علی رضایی میرقائد

در گذشته‌ای نه چندان دور، پیدا شدن هواپیماهای بدون سرنشین بر فراز یک مزرعه تنها به معنای زنبورهای ماده بود که وجودشان برای یک کندوی سالم ضروری است. اما مانند بسیاری کلمات، مثل ویروس، هواپیمای بدون سرنشین نیز در عصر نکنولوژی پیشرفته معنای جدیدی به خود گرفته است. این هواپیماهای بدون سرنشین - که انواع ربات‌های پروازی کوچک هستند – طلیعه دار یک انقلاب کشاورزی جدید هستند. برآوردها نشان می‌دهد که بازار کشاورزی برای ماشین‌ها در سال‌های آینده میلیاردها دلار خواهد بود. همان طور که کشاورزان تلاش می‌کنند تا با تغییرات آب و هوایی سازگار شوند و با چالش‌های دیگر مقابله کنند، هواپیماهای بدون سرنشین وعده می‌دهند که همه کارهای تهور آمیز کشاورزی را کارآمدتر کنند.
تکنولوژی هواپیماهای بدون سرنشین در حال حاضر وجود دارد، اما آن چه که به سرعت در حال پیشرفت است محموله‌هایی است که هواپیماهای بدون سرنشین حمل می‌کنند. آن چه که اکنون مشاهده می‌شود این است هواپیماهای بدون سرنشین تبدیل می‌شوند به وسیله‌ای برای حمل سنسورهای واقعاً خونسرد.
هنگامی که هواپیماهای بدون سرنشین با دوربین‌ها و دیگر دستگاه‌های جمع آوری اطلاعات تجهیز شده‌اند، آنها "چشمی در آسمان" را فراهم می‌کنند که برای آفات گیاهی یا نقاط خشکی که نیاز به توجه بیشتری دارند دیده‌بانی می‌کنند. در برخی کشورها، هواپیماهای بدون سرنشین در حال حاضر به طور منظم برای رها کردن کود یا آفت کش‌ها استفاده می‌شوند؛ برآورد شده است که یک کاسه از هر سه کاسه برنج در خانه‌های ژاپنی با کمک سموم دفع آفات پاشیده شده از هلیکوپتر بدون سرنشین تولید شده است. وظایف دیگر هنوز در حال تبدیل شدن به جریان اصلی کار هواپیماها هستند. کشاورزان ایالات متحده، از هواپیماهای بدون سرنشین برای بررسی مناطقی که کمبود توان دارند، که ممکن است کمبود آب و یا غیر قابل نفوذ بودن خاک باشد، استفاده می‌کنند.
در حالی که هواپیماهای بدون سرنشین تمایل به دیدن همه چیز دارند، هنوز نقاط کوری وجود دارد: برای مثال، یک علف‌ هرز در یک محصول، نیاز به قدرت ویژه‌ای برای تشخیص دارد. چالش‌های زمینی نیز همچنان ادامه دارد، از جمله نحوه تحلیل و تفسیر داده‌های بسیار فراوان جمع آوری شده توسط ابزارهای هواپیماهای بدون موتور، و این که چگونه و با چه کسی چنین داده‌هایی به اشتراک گذاشته شود. با این وجود، هواپیماهای بدون سرنشین احتمالاًً به زودی تبدیل به یکی از ماشین آلات استاندارد کشاورزی خواهند شد. در این جا چند نمونه از مشاغل بالقوه زیادی که برای این روبات‌های پرواز وجود دارد ارائه می‌شود:
 

دیده‌بانی مزارع زمان و نیروی انسانی قابل توجهی را به خود اختصاص می‌دهد. هواپیماهای بدون سرنشین می‌توانند از طریق گشت و گذار به جمع آوری اطلاعات موجودی بپردازند، و مثلاً به بازرسی گیاهانی که آهسته رشد می‌کنند، که ممکن است نیاز به نیتروژن یا بعضی از داروهای دیگر داشته باشند، بپردازند. سنسورهایی که طول موج‌های خاصی از نور جذب شده و منعکس شده توسط گیاهان را اندازه گیری می‌کنند، می‌توانند تصاویر کنتراست رنگی ایجاد نمایند که نواحی مشکل دار را در یک مزرعه برجسته می‌کنند. تصاویری که از این داده‌ها تولید می‌شوند شامل نقشه های NDVI (شاخص تفاوت پوشش گیاهی نرمال شده) است که از مدتها پیش با استفاده از ماهواره‌ها و هواپیما به وسیله محاسبه نسبت اختلاف اشعه تابش شده مادون قرمز نزدیک و نور مرئی ساخته می‌شده‌اند. سنسورهای جدیدتر، از طول موج‌های بیشتری در طیف نور استفاده می‌کنند و ممکن است فیلترها و سایر ترفندهای افزایش رزولوشن را نیز اضافه کنند. نه تنها می‌توان خاک، محصول و جنگل را از هم جدا تشخیص داد، بلکه گیاهان بیمار نیز می‌توانند موقعیت یابی شوند زیرا گیاهان دارای تنش و یا خشک شده، نور را به گونه‌ای متفاوت بازتاب می‌دهند. تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که این داده‌های طیفی می‌توانند محصولاتی را که توسط رانش آفت کش‌ها زخمی شده‌اند نشان دهند و می‌توانند علف های هرز بین ردیف‌ها که مقاوم در برابر آفت کشها هستند را مشاهده کنند. هنگامی که هواپیماهای بدون سرنشین با دوربین‌ها و دیگر دستگاه‌های جمع آوری اطلاعات تجهیز شده‌اند، آنها "چشمی در آسمان" را فراهم می‌کنند که برای آفات گیاهی یا نقاط خشکی که نیاز به توجه بیشتری دارند دیده‌بانی می‌کنند.
تمایز بین علف هرز و  یک گیاه در یک ردیف هنوز یک چالش است، زیرا "سبز سبز است". هنوز بر روی الگوریتم‌هایی برای تعیین چیزهایی مانند شکل برگ و بافت کار می‌شود، که با اطلاعات تصویربرداری همراه است.

گاوچران‌های دارای زمینِ تحت پوشش زیاد، از هواپیماهای بدون سرنشین برای پیگیری دام خود و بررسی این که در کجاها نرده‌ها نیاز به تعمیردارند استفاده می‌کنند. هنگامی که با نمایشگرهای حرارتی با کیفیت بالا و دوربین‌های دارای قابلیت دید در شب با تجهیزات تعبیه شده مورد استفاده قرار گیرند، هواپیماهای بدون سرنشین همچنین می‌توانند برای دیده‌بانی ورود حیوانات ناخواسته که ممکن است گله را رم دهند مورد بررسی قرار گیرند. (از چنین هواپیماهای بدون سرنشینی همچنین به عنوان وسیله‌ای برای ردیابی شکارچیان انسانی در مکان‌هایی مانند پارک ملی کازیرنگا هند، که خانه‌ی کرگدن یک شاخ است، استفاده می‌شود.)

 

نمودار، الگوهای جذب مختلف نور آبی، سبز، قرمز و مادون قرمزِ نزدیک که مشخصه یک برگ سالم، یک برگ مرده و یک برگ زرد و یا استرس دار هستند را نشان می‌دهد.

 
تلاش‌های اولیه ناسا برای نظارت بر رشد گیاه در دشت‌های بزرگ از طریق ماهواره منجر به توسعه شاخص‌های پوشش گیاهی نرمال شده (NDVI) گردید. این معیار بصریِ بررسی پوشش گیاهی به این دلیل امکان پذیر است که برگ‌های گیاهان طول موج‌های متفاوتی از نور را جذب یا منعکس می‌کنند: کلروفیل در برگ‌های سالم، نور مرئی را جذب می‌کند (مقداری طول موج سبز منعکس می‌شود که ما می‌بینیم) در حالی که منعکس کننده نور مادون قرمز نزدیک است. برگ زرد، تنش دار و برگ مرده (و همچنین سنگها به عنوان خاک) این طول موج‌ها را به گونه‌ای متفاوت منعکس و جذب می‌کنند. هواپیماهای بدون سرنشین مجهز به سنسورها می‌توانند این داده های طیفی را جمع آوری کنند و نقشه‌هایی را ایجاد کنند که تغییرات در سلامتی محصول را نشان می‌دهد. ترفندهای مدرن - سنسورهایی برای طول موج‌های بیشتری از طیف نور یا برای مثال استفاده از فیلترها یا لیزرها - و تجزیه و تحلیل‌های پیچیده‌تر، وضوح بیشتری را برای کشاورزانی که می‌خواهند ارزیابی سریعی از یک مزرعه داشته باشند، ارائه می‌دهند.  در برخی کشورها، هواپیماهای بدون سرنشین در حال حاضر به طور منظم برای رها کردن کود یا آفت کش‌ها استفاده می‌شوند.

بدون دیده‌بانی دقیق، عوامل بیماری زا که می‌توانند به مزارع آسیب وارد کنند می‌توانند از کشف در امان بمانند و گسترش یابند.
 

بسیاری از مزارع به صورت یکنواخت پهن نیستند. برخی از بخش‌ها می‌توانند سریعتر از دیگر بخش‌ها خشک شوند یا توسط تجهیزات آبیاری از دست بروند. تصویر برداری طیفی و حرارتی می‌تواند نقاط خشک که در آن محصولات کشاورزی از بین می‌روند را نشان دهد. تصویر برداری همچنین می‌تواند نشت در تجهیزات و کانال‌های آبیاری را شناسایی کند. علاوه بر این، کشاورزان می‌توانند توپوگرافی زمین خود را با تکنولوژی‌های اسکنر هواپیما یا نرم افزارهایی که هزاران عکس هوایی با کیفیت بالا را به نقشه‌های سه بعدی می چسبانند، ارزیابی کنند.
علاوه بر موارد فوق، قابلیت‌های متعدد دیگری برای هواپیماهای بدون سرنشین در بخش خدمات کشاورزی وجود دارد.
 
برگرفته از سایت Knowable Magazine