Technology in precision viticulture: a state of the art review
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος τίτλος: Technology in precision viticulture: a state of the art review
Συγγραφείς: Alessandro Matese, Salvatore Filippo Di Gennaro
Πηγή:International Journal of Wine Research 2015:7 69–81
Link πρωτότυπης εργασίας: http://dx.doi.org/10.2147/IJWR.S69405
Λέξεις-κλειδιά: Τηλεπισκόπηση, εγγύτατη επισκόπηση (proximal sensing), χωρικό, τεχνολογίες μεταβλητού ρυθμού, ρομποτική
Aντικείμενο εφαρμογής
Η αμπελουργία ακριβείας στοχεύει στη μεγιστοποίηση του οινολογικού δυναμικού των αμπελώνων. Το ανταγωνιστικό πλαίσιο των διεθνών αγορών, καθιστά αναγκαία την επίτευξη υψηλότερης ποιότητας στον αμπελώνα. Οι αμπελώνες, απαιτούν μια σαφή αγρονομική διαχείριση για να ικανοποιήσουν τις ανάγκες της καλλιέργειας ταυτόχρονα με τη χωρική μεταβλητότητα που επικρατεί.
Η συγκεκριμένη εργασία αποτελεί μια ανασκόπηση των πιο σύγχρονων μεθόδων και τεχνικών που εφαρμόζονται για τη παρακολούθηση των αμπελιών. Είναι χωρισμένη σε δυο τμήματα. Το πρώτο εστιάζει σε μεθόδους παρακολούθησης και παρατήρησης, όπως για παράδειγμα η γεωγραφική τοποθέτηση, η τηλεπισκόπηση και η εγγύτατη επισκόπηση. Το δεύτερο τμήμα της εργασίας επικεντρώνεται σε τεχνολογίες μεταβλητού ρυθμού και στα γεωργικά ρομπότ.
I. Μέθοδοι παρακολούθησης
Γεωγραφική τοποθέτηση
Γεωαναφορά είναι η διαδικασία κατά την οποία δημιουργείται σχέση μεταξύ χωρικών πληροφοριών και γεωγραφικής θέσης. Η τεχνολογία GPS είναι χρήσιμη για την εκτέλεση εργασιών που απαιτούν υψηλή ακρίβεια, όπως είναι η χαρτογράφηση των καλλιεργειών, ο αυτοματισμός στα αγροτικά οχήματα, οι δειγματοληψίες του εδάφους κ.α.
Τηλεπισκόπηση
Οι τεχνικές τηλεπισκόπησης παρέχουν γρήγορα περιγραφή για το σχήμα του αμπέλου, το μέγεθος και το σθένος και επιτρέπουν την εκτίμηση των μεταβολών του αμπελώνα. Με την ανάκτηση δορυφορικών εικόνων, καταγράφεται το φως του ήλιου που αντανακλάται από την επιφάνεια των αντικειμένων του εδάφους και έτσι παρέχεται πλήρης αποτύπωση του αμπελώνα. Οι βασικές τεχνικές τηλεπισκόπησης που εφαρμόζονται για την αμπελουργία ακριβείας, είναι οι δορυφόροι, τα αεροσκάφη και τα μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα (UAV).
(Α) Δορυφόροι
Η πρώτη εφαρμογή της Τηλεπισκόπησης στην αμπελουργία ακριβείας έλαβε δράση μέσω των εικόνων Landsat οι οποίες αποτύπωναν το γυμνό έδαφος για την εκτίμηση των χωρικών προτύπων στο περιεχόμενο της οργανικής ύλης του εδάφους. Ο πιο σύγχρονος δορυφόρος (WorldView 3) παρέχει βελτιωμένη διακριτική ικανότητα σε σύγκριση με τον Landsat, τον προγενέστερο WorldView και τον GeoEye. Φτάνει μέχρι και στα 0.30m του ορατού σε συχνότητα επανάληψης μεταξύ 1-4 ημερών. Το κόστος των εικόνων είναι βιώσιμο μόνον σε μεγάλες εκτάσεις της τάξης των 50 εκταρίων (ha) και άνω.
(Β) Aεροσκάφη
Τα αεροσκάφη παρακάμπτουν ορισμένους περιορισμούς της δορυφορικής τηλεπισκόπησης, προγραμματίζοντας τον χρόνο απόκτησης της εικόνας, παρέχοντας υψηλότερη ανάλυση εδάφους, ανάλογα με το υψόμετρο πτήσης. Ωστόσο, η μειωμένη ευελιξία του χρόνου ανάκτησης της εικόνας εξαιτίας του προγραμματισμένου πλάνου των πτήσεων σε συνδυασμό με το πολύ υψηλό κόστος λειτουργίας τους, καθιστά τη συγκεκριμένη τεχνική βιώσιμη μόνο σε εκτάσεις μεγαλύτερες των 10 ha.
(Γ) Μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα (UAVs)
Τα συγκεκριμένα οχήματα πολλές φορές αποκαλούνται και ως drones-εσφαλμένα- έχουν τη δυνατότητα να πετάνε αυτόματα. Τα UAVs μπορούν να πιλοτάρονται από απόσταση μέσω κάποιου χρήστη, είτε να πετάνε αυτόνομα σε ένα καθορισμένο από το χρήστη, σύνολο σημείων. Αυτά τα συστήματα είναι ιδανικά για τη παρακολούθηση των αμπελώνων μεσαίας και μικρής έκτασης (1-10ha), ειδικά σε περιοχές που χαρακτηρίζονται από μεγάλη ετερογένεια.
Εγγύτατη επισκόπηση
Οι εφαρμογές της εγγύτατης επισκόπησης, παρέχουν συνεχείς μετρήσεις μέσω μετακινούμενων οχημάτων ή επιτόπιες μετρήσεις ακριβείας που προέρχονται από κάποιον μελετητή.
Επιγραμματικά, τέτοιου είδους τεχνολογίες αποτελούν τα συστήματα Wireless Sensor Network (WSN), που παρέχουν δεδομένα σε πραγματικό χρόνο και είναι άμεσα προς επεξεργασία από τους χρήστες (βλέπε εικόνα 2), η εγγύτατη επισκόπηση του γυμνού εδάφους μέσω αισθητήρων ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, πολυφασματικοί αισθητήρες που τοποθετούνται σε οχήματα και παρέχουν πληροφορίες υπολογισμού των δεικτών βλάστησης (βλέπε εικόνα 3) κ.α.
II. Τεχνολογίες μεταβλητού ρυθμού και γεωργικά ρομπότ
Τεχνολογίες μεταβλητού ρυθμού
Οι σύγχρονες γεωργικές μηχανές χρησιμοποιούν τεχνολογίες αυτοματισμού τόσο για τον έλεγχο της κίνησης εντός του αμπελώνα, όσο και για τη διαχείριση των αγρονομικών λειτουργιών. Η τεχνολογίες αυτές καθιστούν δυνατή την αυτόματη καθοδήγηση συστημάτων που βασίζονται στη χρήση αισθητήρων GPS και αισθητήρες εγγύτητας.
Γεωργικά ρομπότ
Η χρήση της ρομποτικής στην αμπελουργία ακριβείας βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο, αλλά πολλά έργα βρίσκονται ήδη στο τελικό στάδιο της ανάπτυξη, και ορισμένα έχουν ήδη διατεθεί στην αγορά (βλέπε εικόνα 4). Ενδεικτικά αναφέρονται ορισμένα παραδείγματα (με τη σειρά από την εικόνα) όπως είναι το VineRobot, το VINBOT, το Wall-Ye, το VineGuard, το Vitirover, το Vision Robotics Corporation (VRC) robot και το Forge Robotic Platform.
Συμπεράσματα
Στόχος της εργασίας ήταν η παράθεση των σύγχρονων τεχνολογιών στον τομέα της αμπελουργίας ακριβείας. Η ταχεία ανάπτυξη των τεχνολογιών ανίχνευσης, συνεπάγεται βελτιστοποίηση των Συστημάτων Υποστήριξης Χωρικών Αποφάσεων (SDSS) και έτσι καθιστούν δυνατή την εφαρμογή στρατηγικών ταχείας επέμβασης.
Συμπερασματικά, στη τηλεπισκόπηση υπάρχουν περιορισμοί που σχετίζονται με τις χαμηλές αναλύσεις των εικόνων και τα αεροσκάφη είναι ιδιαίτερα δαπανηρά. Παράλληλα τα Μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα UAVs είναι βιώσιμα μόνο για μικρές περιοχές και βρίσκονται σε πειραματικό στάδιο. Οι Τεχνολογίες μεταβλητού ρυθμού είναι καλά ανεπτυγμένες και χρησιμοποιούνται ευρέως, ειδικά σε χημικές εφαρμογές. Τέλος, η ρομποτική στο τομέα της αμπελουργίας, είναι ακόμη σε πειραματικό στάδιο.
Σε γενικές γραμμές υπάρχουν θέματα προς επίλυση κατά την εφαρμογή αυτών των τεχνολογιών. Αυτά, σχετίζονται όχι μόνο με την ανάγκη περαιτέρω διερεύνησης των δυνατοτήτων αυτών των εργαλείων, αλλά πάνω απ 'όλα στην ικανότητα εκπαίδευσης τεχνικών ικανών να κατανοήσουν και να χρησιμοποιήσουν σωστά αυτούς τους τύπους της τεχνολογίας.
