Міцний і надійний METOS^® Метеостанції використовуються багатьма виробниками вина, яблук та овочів по всьому світу протягом десятиліть.

Там, де потрібен полив, Pessl Instruments також рекомендує встановлювати датчики вологості ґрунту, які продаються під маркою METOS^® для економії води та витрат. METOS^® апаратне забезпечення поставляється з програмним рішенням для моніторингу даних та процесів прийняття рішень - Польовий клімат.

У цій статті ми хочемо познайомити вас з новим доповненням до Fieldclimate під назвою Farmview. За допомогою Farmview ми пропонуємо нашим користувачам можливість адмініструвати поля та зони вирощування культур, розраховувати моделі випаровування, бачити майбутні водні стреси та керувати зрошенням для певної культури в заданих межах. Крім того, інструмент FarmView дозволяє побачити вплив зрошення, погоди та вологості ґрунту за допомогою стаціонарних та віртуальних станцій, а також супутникових даних.

Зосередьтеся на віджетах та мапуванні

У FarmView ми зробили ставку на оглядові та картографічні віджети, які дозволяють переглядати, фільтрувати та сортувати ваші поля. Ми переконані, що такі інструменти роблять підтримку прийняття рішень більш зручною для користувача. Після визначення вашого господарства, поля, зони вирощування та її меж ви отримуєте оглядову сторінку з усіма зонами вирощування/полями та їх основними характеристиками. Звідси ви можете легко оновлювати або видаляти посівні зони, фільтрувати їх і бачити, які з них активні, а які ні.

Малюнок 1. Приклад сторінки керування FarmView.

Віджет використання води пропонує вам останній стан води на ваших полях. Його можна змоделювати або виміряти залежно від того, які датчики ви встановили на полі або які віртуальні станції ви придбали. Віджет також дає можливість визначити пріоритетність полів, які потребують вашої уваги. Супровідна карта відображає значення в просторі.

Малюнок 2. Приклад віджету FarmView, що відображає суму вологості ґрунту в мм, та віджету мапування, що відображає відносну PAW.

Моніторинг використання води сільськогосподарськими культурами та прийняття детальних рішень щодо зрошення

Незалежно від того, які датчики ви встановили або які віртуальні станції придбали, FarmView може відповісти на ваше запитання про використання води сільськогосподарськими культурами. За допомогою модуля FarmView Irrimet ви можете моделювати вологість за допомогою ваших датчиків дощу та випаровування METOS або віртуальних датчиків, використовуючи просту модель водного балансу. Використовуючи інструменти Вологість ґрунту в FarmView, ви вимірюєте фактичну вологість за допомогою датчика вологості ґрунту. Всі результати можуть відображатися в міліметрах води або % доступної для рослин води (PAW). Використовуючи мм, ви можете побачити фактичний дефіцит води і, таким чином, легко прийняти рішення про кількість води, необхідної для поливу.

Якщо ви вирішите придбати різноглибинні датчики вологості ґрунту, FarmView запропонує додаткову опцію для аналізу кожної глибини окремо, знову ж таки в % або мм. Ще одна перевага датчиків вологості ґрунту полягає в тому, що ви можете підсумовувати глибини, що відповідають вашій культурі на певній стадії росту (Рисунок 3).

Алгоритм водного балансу використовує модель випаровування Пенмана-Монтейта. Алгоритми прозорі та добре описані в довідці до програмного забезпечення та відеоуроки.

Малюнок 3. Вологість ґрунту з різноглибинних датчиків (внизу) та сума вологості ґрунту (вгорі) показані для різних стадій залягання коренів.

Поєднуючи вищезгадані інструменти з вашим досвідом, ви приймаєте рішення про час і кількість поливу відповідно до певної стадії розвитку культури. FarmView супроводжує вас ще далі - під час введення та зберігання кількості поливу. Календар, подібний до календаря Google, пропонує функціонал введення для дощувальних, поворотних, затоплювальних та крапельних технологій. Потім це негайно враховується в розрахунках використання води для сільськогосподарських культур.

Малюнок 4. Календар Irrimet, що дозволяє вводити регулярні або одноразові поливи.

Розвідка за допомогою супутника

Для подальшого розширення функціональності FarmView ми вирішили отримати супутникові дані за допомогою Sinergse Послуги Sentinel-Hub. Ми почали з оптичних даних Sentinel-2, доступних у всьому світі, і, відповідно до майбутніх потреб, ми також можемо додавати дані з високою роздільною здатністю (наприклад, Planet Lab) або мікрохвильові дані для моніторингу вологості ґрунту.

Великою перевагою даних супутника Sentinel-2 є не тільки, як часто рекламується, висока просторова роздільна здатність, але й висока повторюваність зйомки. Деякі регіони світу отримують зображення кожного третього дня. Використовуючи цю інформацію разом з поточними та історичними даними станції METOS (використовуючи, наприклад, накопичений день вегетації (AcGDD) або опади), ми можемо надати вам оцінки стадій розвитку сільськогосподарських культур на основі штучного інтелекту, необхідні для моніторингу використання води сільськогосподарськими культурами (як описано в попередній главі). І навпаки, ми можемо оцінити тип погодних умов на різних стадіях розвитку культури, чи були досягнуті достатні GDD або як погода могла вплинути на біомасу в різні роки.

Малюнок 5. Приклад часового ряду біомаси над полем кукурудзи у 2020 році (верхній графік), а також балансування водного балансу (середній графік) та накопичені дні вегетації і опади, нанесені на графік для різних стадій розвитку культури (нижній графік). Очікується, що кукурудза хорошої якості досягне значень LAI до 6.

Далі, оптичні та середньо-інфрачервоні дані Sentinel-2, отримані на початку сезону, використовуються під час відбору проб для наших датчиків живлення Mobilab, а також для датчика рослинності Dualex.

Ще однією великою перевагою даних Sentinel-2 є їхня висока просторова роздільна здатність (10 м), що дозволяє переглядати карти біомаси, створювати управлінські або прикладні карти, і, що не менш важливо, допомагає виявляти наслідки екстремальних погодних явищ (наприклад, замерзання, град, шторми) або топографію (Рис. 6). Бажано перевіряти стан біомаси перед кожною операцією, якщо це обприскування, зрошення або збір врожаю, а також через кілька днів після неї. Щільні часові ряди у величезних регіонах світу дозволяють вивчати наслідки менш ніж за тиждень і діяти на ранній стадії. Наприклад, виявлення значної частини поля, де посів не вдався через температурний або вологий стрес, може спонукати вас до повторного посіву. Ще одна перевага
Прикладом може бути збій у техніці зрошення на важкодоступному полі, який можна виявити лише за кілька днів як аномалію в рості рослинності, що відстежується за допомогою супутника.

Зображення 6. Кукурудзяне поле в центральній Бразилії наприкінці березня та на початку квітня 2020 року. Зменшення біомаси в північно-західній частині поля пов'язане з еродованим пагорбом. Смуги відображають тераси, створені для запобігання втраті води.

ВИСНОВОК і погляд у майбутнє

Послуга FarmView в рамках Fieldclimate поєднує існуюче апаратне та програмне забезпечення METOS® із супутниковими даними, щоб надати вам комплексну систему моніторингу ваших полів у просторі та часі. FarmView пропонує вам ряд інтелектуальних інструментів і віджетів, які дозволяють сортувати ваші поля на основі дій, необхідних для посіву, обприскування, внесення добрив, збору врожаю або інших стратегій управління.

У цій статті ми представили модулі FarmView для моніторингу використання води сільськогосподарськими культурами - Irrimet та Вологість ґрунту - та продукти на основі супутникових даних Sentinel-2. Нашими наступними цілями є надання результатів у вигляді картографічних віджетів з кольоровими схемами та карт відбору зразків ґрунту та рослинності за даними Sentinel-2. Наступні модулі FarmView будуть представлені у 2021 році і включатимуть моніторинг хвороб, картографування поживних речовин та продукти на основі трекерів.