Mit jelent az NDRE- NDVI kamerák használata a Mezőgazdaságban
Drónokkal történő precíziós mezőgazdálkodás egy összetett rendszerbe állítja a technológia ezen új vívmányait. Hiszen a permetező drónok munkáját az előtte elvégzett légi monitoring, azaz a növényállapot felmérés határozza meg. Ezzel a monitoring-al (növényállapot felméréssel), azonnali és átfogó kiértékelhető eredményeket, az eredményeken keresztük pedig egy aktuális, a növények állapotáról tudósító adatot kapunk, melynek segítségével meghatározható, hogy az adott növénykultúrában milyen élettani folyamatok zajlanak, milyen hatékonysággal. A monitoring felmérések felhasználásával beállíthatóak a kihelyezésre kerülő gondozó anyagok területorientált mennyisége, amelyet a kihelyező eszközökbe táplálva, az eszköz típusától függően az már autonóm módon algoritmusok alapján helyez ki, így spórolva a kiadási oldalon, míg ez a precizitás a másik oldalon hozamnövekedést fog generálni. Azt minden mezőgazdász tudja, hogy a klorofill a zöld növényeknek azon anyaga, amely a napsugárzás látható fénytartományát elnyeli, míg a infraközeli (NIR) fénytartományt visszaveri és közvetíti az energiát a növényi sejtben végbemenő szintetikus folyamatoknak. A beteg növények esetében ugyanezen anyag, a klorofill jobban elnyeli az infraközeli fénytartomány energiáját, míg a látható fénytartományból az egészséges növényhez képest többet ver vissza. Az emberi szem számára, a számunkra látható fénytartományban (RGB) a minimális fénytartományi eltérés okán mi emberek és a hagyományos fénytartomány használó kamerák az egészséges és beteg növény között nehezen tudunk különbséget tenni, ezért nehezen vagy egyáltalán nem ismerjük fel időben az adott növénykultúrában meglévő problémát. Ezzel ellentétben az eltérő fénytartományok kezelésére kifejlesztett speciális kamerák képesek nagy hatékonysággal az infraközeli tartományban méréseket végezni. Ezek a speciális kamerák felismerik azon növényi részeket, területeket ahol jelentős eltérés mutatkozik az egészséges és beteg növények között, így ezen eszközök segítségével idejében felfedezhetők a növényegészségügyi problémák. Ezen, a klorofill által visszavert fényeknek számított viszonyszáma az NDRE érték, vagyis a „Normalizált Vörös Határ Index.” Az így, ezzel a képalkotói rendszerrel, kamerával készült képeket egy erre a célra alkalmas feldolgozó szoftverekbe táplálják. A szoftver ezeket a betáplált értékeket különféle színekkel különíti el, hogy jobban megkülönböztethetőek legyen minden, az adott területen lévő beteg és egészséges növényzettel borított terület.
Mit mutat meg az NDRE szenzorral szerelt kamera által készített fotó?
A normalizált vörös határ index (NDRE) egy olyan grafikus indikátor, amely a felmérés során elkészült fotók elemzése által megmutatja egy adott mezőgazdasági területen a növényzet egészségügyi állapotát. Köztudott, hogy a növényzetben található klorofill kisebb mértékben veri vissza a látható (RGB) fénytartomány sugarait, míg az infravörös fénytartományban tapasztalható visszaverődés az erősebb.
-Az egészséges növényzet a látható fénytartomány sugarainak java részét elnyeli, míg a közeli infravörös (NIR) fénytartomány sugarait visszaveri.
-A rossz állapotban lévő vegetáció ellenben több látható sugarat ver vissza és több közeli infravöröset (NIR) nyel el.
A felmérés során kapott adatokat feldolgozó szoftverek ezeket az értékeket eltérő színekkel jelenítik meg, hogy ennek segítségével jobban elkülöníthető legyen az adott területen a beteg és egészséges növényzettel borított terület. Ennek az információnak birtokában a gazdák lehetőséget kapnak az azonnali beavatkozásra és a megfelelő kezelés megkezdésére.
Mit mutat az NDVI szenzorral szerelt kamera által készített fotó?
A vegetációs index, NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) egy dimenziómentes mérőszám, amely egy adott terület vegetációs aktivitását fejezi ki. Értékét a növényzet által a közeli infravörös (NIR) és a látható vörös (RED) sugárzási tartományban visszavert intenzitások különbségének és összegének hányadosa szolgáltatja. Az NDVI korrelál (egymással megfelelő viszonyban van) a területet takaró növényzet fajlagos klorofill tartalmával. Egy adott terület növényekkel való borítottságának meghatározása, vagy a vegetációs stádium megállapítása a különböző hullámhossz-tartományokban visszaverődő fényintenzitások mérését igényli.
A nagy segítséget jelent egy ilyen felmérés a több hektáros mezőgazdasági területeken. A terület összes pontjáról pontosan meg tudhatja a gazdálkodó, hogy milyen állapotban van az általa termesztett növényzet. Így nagyobb pontosság érhető el a különböző növényvédő szerek alkalmazása és a műtrágya mennyiségének a kiszámítása során.
Az alábbi képen látható egy NDVI felvétel, amiből a szakemberek következtetéseket tudnak levonni a területen élő növények állapotáról. A mezőgazdaság számára légérdekesebb információ ami kinyerhető a felvételből, az a klorofill tartalomra való következtetés. A levelek klorofill tartalmából egyenesen következtetni tudunk a nitrogén ellátottságra. Így pontosan meghatározható, hogy mennyi trágyára kijuttatására lesz szükség az adott területen.
Miben különbözik az NDRE és az NDVI szenzorral szerelt kamera által készített felvétel?
A növény életpálya késői szakaszában bizonyos növények esetében (pl. kukorica vagy gyümölcsfa lombkorona) a felső levelek elnyelik a piros fénytartomány jelentős részét, így az alsóbb levelek nem járulnak hozzá az NDVI számításhoz, vagyis torz értéket kaphatunk. Továbbá gabonafélék esetében a késői növekedési szakaszban a klorofill tartalom olyan pontot érhet el, ahol az NDVI telített 1.0 értéket érhet el, így a terület vegetációs variabilitása nem érhető el (a fenti képen jól látható, hogy az NDVI képen sokkal több a zöldnek értékelt terület). A NDRE kamerák az NDVI piros színsávja helyett, piros színsáv felső határát (Red-Edge) érzékelik, melyet a növények alsóbb levelei is hasznosítanak. Így az NDRE kamerával átfogóbban lehet mérni a késő szakaszában lévő növények teljes lombkoronáját. Az NDRE gabonafélék esetében is kevésbé hajlamos telítettséget mutatni. A teljes növényi életszakasz mérése során éppen ezért indokolt mindkettő típusú felmérést a megfelelő időben történő használata.
