Alcuni anni fa, la tecnologia dei droni sembrava essere una struttura irraggiungibile per le comunità agricole povere, ma gradualmente le cose sono cambiate molto.
Attualmente, i droni vengono utilizzati nel campo agricolo per varie operazioni agricole essenziali come la gestione e il monitoraggio delle colture, il rilevamento delle erbe infestanti, la programmazione dell'irrigazione, il rilevamento delle malattie, l'irrorazione di pesticidi e la raccolta di dati dai sensori del terreno.
L'impiego di droni nell'agricoltura di precisione è una tecnologia conveniente e che consente di risparmiare tempo e può aiutare a migliorare la produttività delle aziende agricole, i raccolti e la redditività dei sistemi agricoli. I droni facilitano la gestione dell'agricoltura, il monitoraggio delle erbe infestanti e i danni dei parassiti; in tal modo, aiutano ad affrontare rapidamente queste sfide.
I droni possono essere utilizzati in modo efficiente per piccoli campi coltivati a basse altitudini con maggiore precisione e basso costo rispetto ai tradizionali aerei con equipaggio. L'uso dei droni per la gestione delle colture può fornire dati precisi e in tempo reale su una posizione specifica.
Inoltre, i droni possono offrire immagini ad alta risoluzione per la coltura per aiutare nella gestione delle colture, come il rilevamento delle malattie, il monitoraggio dell'agricoltura, il rilevamento della variabilità nella risposta delle colture all'irrigazione, la gestione delle erbe infestanti e la riduzione del numero di erbicidi.
Programmazione dell'irrigazione
È necessario monitorare quattro fattori per determinare la necessità di irrigazione:1) disponibilità di acqua nel suolo; 2) Fabbisogno idrico delle colture, che rappresenta la quantità di acqua necessaria alle varie colture per crescere in modo ottimale; 3) Quantità di precipitazioni; 4) Efficienza del sistema di irrigazione. Questi fattori possono essere quantificati utilizzando i droni per misurare l'umidità del suolo, la temperatura delle piante e l'evapotraspirazione. Ad esempio, la distribuzione spaziale dell'umidità del suolo superficiale può essere stimata utilizzando immagini multispettrali ad alta risoluzione catturate da un drone combinate con il campionamento del suolo. L'indice di stress idrico delle colture può anche essere calcolato per determinare le aree soggette a stress idrico utilizzando le immagini termiche dei droni.
Rilevamento delle malattie delle piante
Secondo le stime, negli Stati Uniti, le perdite di raccolto causate da malattie delle piante si traducono in circa 33 miliardi di dollari di entrate annue perse. I droni possono essere utilizzati per il telerilevamento termico per monitorare i modelli spaziali e temporali delle malattie delle colture in modo presintomatico durante le varie fasi di sviluppo della malattia. Pertanto, gli agricoltori possono ridurre le perdite di raccolto. Ad esempio, le immagini termiche aeree possono essere utilizzate per rilevare lo sviluppo iniziale di funghi nel suolo.
Mappatura della trama del suolo
Le proprietà del suolo, come la struttura del suolo, possono indicare la qualità del suolo che a sua volta influenza la produttività delle colture. Le immagini termiche dei droni possono quantificare la struttura del suolo misurando le differenze di temperatura della superficie terrestre in condizioni climatiche relativamente omogenee.
Mappatura della copertura dei residui e della lavorazione del terreno
I residui colturali sono essenziali nella conservazione del suolo in quanto forniscono uno strato protettivo sui campi agricoli che protegge il suolo dal vento e dall'acqua. Un'accurata valutazione dei residui colturali è necessaria per la corretta attuazione delle pratiche di lavorazione conservativa. Le immagini termiche aeree possono spiegare chiaramente oltre il 95% della variabilità della copertura dei residui colturali rispetto al 77% utilizzando immagini IR visibili e vicine.
Mappatura dei riquadri del campo
I sistemi di drenaggio delle piastrelle rimuovono l'acqua in eccesso dai campi e quindi forniscono vantaggi ecologici ed economici. Un monitoraggio efficiente degli scarichi delle piastrelle può aiutare gli agricoltori e i gestori delle risorse naturali a mitigare meglio qualsiasi impatto ambientale ed economico negativo. Misurando le differenze di temperatura all'interno di un campo, le immagini termiche dei droni possono fornire ulteriori opportunità nella mappatura delle tessere del campo.
Mappatura della maturità delle colture
I droni possono essere una tecnologia pratica per monitorare la maturità delle colture per determinare il tempo di raccolta, in particolare quando l'intera area non può essere raccolta nel tempo disponibile. Ad esempio, le immagini visive e a infrarossi dei droni provenienti dalle aree di prova dell'orzo a Lundavra, in Australia, sono state utilizzate per mappare due fasi di crescita primarie dell'orzo e hanno dimostrato un'accuratezza di classificazione dell'83,5%.
Mappatura della resa delle colture
Gli agricoltori richiedono una stima accurata e precoce della resa del raccolto per diversi motivi, tra cui l'assicurazione del raccolto, la pianificazione del raccolto e dei requisiti di stoccaggio e il budget del flusso di cassa. Le immagini dei droni vengono utilizzate per stimare la resa e la biomassa totale delle colture di riso in Thailandia. Le immagini dei droni predicono anche i raccolti di mais nelle fasi di crescita del raccolto in Germania da inizio a metà stagione.
Sfide
Ci sono diverse sfide nel dispiegamento di droni in PA:
- Le termocamere hanno una risoluzione scadente e sono costose. Il prezzo varia da $ 2000 a $ 50.000 a seconda della qualità e della funzionalità e la maggior parte delle termocamere ha una risoluzione di 640 pixel per 480 pixel.
- Le immagini aeree termiche possono essere influenzate da molti fattori, come l'umidità nell'atmosfera, la distanza di ripresa e altre sorgenti di radiazioni termiche emesse e riflesse. Pertanto, la calibrazione dei sensori aerei è fondamentale per estrarre temperature superficiali degli oggetti scientificamente affidabili.
- Le letture della temperatura tramite sensori aerei possono essere influenzate dalle fasi di crescita delle colture. Quando le piante sono piccole e sparse all'inizio della stagione di crescita, le misurazioni della temperatura possono essere influenzate dalla riflettanza dalla superficie del suolo.
- In condizioni meteorologiche avverse, come vento estremo, pioggia e tempeste, l'implementazione dei droni nelle applicazioni PA è una grande sfida. In queste condizioni, i droni potrebbero fallire nelle loro missioni. Pertanto, i piccoli droni non possono operare in condizioni meteorologiche estreme e non possono nemmeno effettuare letture in queste condizioni.
- Una delle sfide critiche è la capacità dei droni leggeri di trasportare un carico utile di peso elevato, limitando la capacità dei droni di trasportare un sistema integrato che include sensori multipli, telecamere termiche e ad alta risoluzione.
- I droni hanno una durata della batteria breve, generalmente inferiore a 1 ora. Pertanto, i limiti di potenza dei droni sono una delle sfide dell'utilizzo dei droni in PA. Un'altra sfida, quando i droni vengono utilizzati per coprire grandi aree, è che deve tornare molte volte alla stazione di ricarica per la ricarica.