Krążące wokół Ziemi satelity są ważnymi urządzeniami, dzięki którym zrewolucjonizowano wiele działów gospodarki narodowej. Początkowe zastosowanie satelitów w rolnictwie to nawigacja satelitarna, która dała początek nowej koncepcji produkcji rolnej o nazwie Precision Farming (Rolnictwo Precyzyjne). Bardziej zaawansowane możliwości dla producentów rolnych oferuje teledetekcja satelitarna.
Teledetekcja satelitarna na potrzeby rolnictwa
Teledetekcja satelitarna obejmuje całokształt procedur polegający na pozyskiwaniu, przetwarzaniu oraz interpretacji zdjęć satelitarnych. Na podstawie tych zdjęć jest pozyskiwana informacja o charakterze przestrzennym. Wykonywanie zdjęć danych obszarów może być regularnie powtarzane przy kolejnych nalotach satelitów dzięki czemu można obserwować zmiany jakie zaszły na danej przestrzeni nawet w długim okresie czasowym. Główne zastosowanie teledetekcji satelitarnej w rolnictwie to analiza zróżnicowania środowiska przyrodniczego, zmian pokrycia terenu a szczególnie ocena stanu roślinności. Na podstawie zdjęć satelitarnych można szacować szkody powstałe w wyniku niekorzystnych zjawisk pogodowych. Dane satelitarne są wykorzystywane także na potrzeby nawożenia precyzyjnego a także prognozowania plonów upraw.
Ocena zagospodarowania działek
Zdjęcia satelitarne są przydatnym źródłem informacji dla rządowych agencji rolniczych zainteresowanymi zmianami pokrycia terenu rolniczego w czasie. Na podstawie zdjęć satelitarnych można dokonywać identyfikacji upraw oraz przeprowadzać ocenę prawidłowości prac rolnych wykonywanych na poszczególnych działkach rolnych. W ten sposób można sprawdzić czy dany obszar to odkryta gleba, czy jest on pokryty roślinnością w tym jakiego typu i w jakim stanie. Z wykorzystaniem technik satelitarnych agencje rządowe mogą monitorować stosowanie przez rolników dobrych praktyk rolnych. Dzięki tym metodom można monitorować, czy zabiegi agrotechniczne są wykonywane odpowiednio i terminowo.
Fot. Teledetekcja satelitarna umożliwia ciągły monitoring upraw ułatwiający kontrolę ich aktualnego stanu na poszczególnych polach oraz planowanie zabiegów agrotechnicznych
Ocena stanu roślinności
Teledetekcja satelitarna umożliwia określanie własności biofizycznych roślin. W tym celu najczęściej jest wykorzystywane promieniowanie odbite od roślin, które jest rejestrowane przez krążące nad Ziemią satelity. W zależności od długości fali rejestrowanego promieniowania, można określić zawartość chlorofilu i innych pigmentów w roślinach, ocenić wielkość promieniowania związanego z procesami fotosyntezy (światło widzialne), strukturę wewnętrzną liści (bliska podczerwień), zawartość wody (średnia podczerwień), temperaturę powierzchni liścia (podczerwień termalna) oraz strukturę przestrzenną roślinności (mikrofale).
Aktywność fotosyntetyczną roślin można oceniać za pomocą różnego rodzaju wskaźników. Jednym z nich jest NDVI, który oblicza się jako stosunek różnicy odbicia w kanale podczerwonym i czerwonym do sumy odbicia w tych kanałach. NDVI wykorzystywany jest do określania kondycji roślinności, etapu jej rozwoju, przewidywania plonów oraz ilości biomasy. Innym wskaźnikiem jest NDII (Normalized Difference Infrared Index), na podstawie którego oceniana jest kondycja wodna roślin. Metoda teledetekcji pozwala na oszacowanie współczynnika MSI (Moisture Stress Index), który określa stopień stresu wodnego roślinności.
Na podstawie analiz obliczonych wskaźników kondycji roślinności, produkcji biomasy oraz niedoborów wody można uzyskać precyzyjne informacje o zróżnicowaniu lokalnych warunków upraw, co pozwala na optymalne dawkowanie środków ochrony roślin, nawozów oraz właściwą gospodarkę wodną.
SatAgro – platforma stworzona przez polskich naukowców
Kilka lat temu w ramach start-up uruchomionego przez polskich naukowców powstała platforma SatAgro (satagro.pl), która jest innowacyjnym serwisem internetowym umożliwiającym bieżący monitoring satelitarny indywidualnych pól uprawnych. Serwis wykorzystuje zdjęcia pozyskiwane z satelitów należących do amerykańskiej agencji kosmicznej NASA, a także europejskiej ESA. Na ich podstawie można ocenić zmiany kondycji roślin, które są skorelowane między innymi z dostępnością wody w glebie, z nawożeniem oraz z przeprowadzanymi zabiegami agrotechnicznymi. Serwis SatAgro oferuje analizę zdjęć pól z różnych terminów (nawet z lat 80.) w celu wskazania na nich miejsc występowania różnic w kondycji roślin i wielkości łanu. Oferowana przez SatAgro teledetekcja satelitarna umożliwia identyfikację zmian chorobowych w uprawach oraz ocenę reakcji roślin na zastosowany pestycyd. Za sprawą tych metod możliwe jest również porównywanie efektów wdrożonych technologii uprawy roślin. Pozyskane za pośrednictwem platformy internetowej informacje mogą być wykorzystane do tworzenia map aplikacyjnych, wgrywanych do pamięci sterowników rozsiewaczy do nawozów.
