عباس گرجی

پژوهشگر بخش مکانیزاسیون، موسسه تحقیقات جنگل ها و مراتع کشور

کاربردهای UAVs

در ادامه نوشتار دوم، مربوط به فناوری وسایل پروازی بدون سرنشین در کشاورزی و منابع طبیعی، در این نوشتار به چند نمونه از کاربردهای این فناوری اشاره خواهد شد. به طور کلی با توجه به مطالعات گذشته، کاربرد وسایل پروازی بدون سرنشین را می توان در سه دسته تقسیم بندی نمود: پایش وضعیت (Monitoring)، حفظ تنوع زیستی (Biodiversity Conservation) و سم پاشی (Spraying). بخش پایش در واقع به مجوعه عملیات هایی که با رشد و سلامت گیاه و زمین در ارتباط می باشند، اشاره دارد. این عملیات ها شامل بررسی عملکرد محصول، کنترل مواد مغذی و حاصلخیزی خاک، بررسی وضعیت وجود آفات و عوامل بیماری زا، میزان حجم و زیست توده محصول و شناسایی علف های هرز یا هر گیاه مزاحم، می باشد.

به عنوان نمونه در تصویر زیر قسمت (الف) اندازه گیری ارتفاع محصول ذرت در یک مزرعه را نشان می دهد، تصویر (ب) مربوط به محاسبه دمای سطوح مختلف در بالای یک زمین کشت سیب زمینی و در نهایت تصویر (ج) بیانگر بررسی وضعیت آسیب پروانه تارتن کاج در ایالت کاتالونیا می باشد (آلرد و همکاران.، ۲۰۱۸).

محافظت از تنوع زیستی در بر گیرنده شناسایی و پایش گونه ها در جنگل ها، مراتع و زمین های کشاورزی می باشد. گسترش کشت تک محصولی و استفاده بیش از حد از سموم و علف کش ها باعث کاهش چشمگیر تنوع گیاهی در کشاورزی و منابع طبیعی شده و عواقب جبران ناپذیری بر روی اکوسیستم و تولید پایدار خواهد داشت. برای کاهش چنین وضعیتی و افزایش تنوع زیستی، اقداماتی از جمله متنوع سازی کشت محصولات زراعی، حفاظت از مراتع و طرح های محیط زیست توسط سازمان های دولتی در بسیاری از کشورها پایه گذاری شده است. دوربین های سوار شده بر روی UAVs نه تنها قادر به شناسایی گونه ها در دشت ها، مراتع و جنگل های هموار هستند، بلکه می توانند گونه های مختلف را در مناطقی مانند جنگلهای انبوه و صعب العبور تشخیص دهند.

به عنوان نمونه تصویر زیر در قسمت (الف)، بررسی تنوع زیستی و تهیه نقشه فلور گیاهان در مراتع مرکزی کشور آلمان را نشان می دهد. قسمت (ب)، تهیه نقشه زیستگاه و پراکنش دو نوع از پروانه های خانواده حریر بالان (Lycaenidae) را در آلمان نشان می دهد که در آن دایره های توخالی نشان دهنده پراکنش گیاهان مرتعی و دایره های سبز و قرمز به ترتیب نشانگر حضور و عدم حضور لارو پروانه ها می باشند. همچنین مناطقی که با رنگ های گرمتر نشان داده شده اند نشان دهنده مناسب بودن زیستگاه برای پروانه های مورد مطالعه هستند. بخش (ج)، مربوط به تحقیقی در مورد ردیابی پروانه ها در کره جنوبی می باشد (آلرد و همکاران.،۲۰۱۸).

در جدول پیش رو به چند نمونه دیگر از کاربردهای وسایل پروازی بدون سرنشین در کشاورزی و منابع طبیعی اشاره شده است. در این جدول مقایسه ای از نظر هدف تحقیق، نوع وسیله پروازی و متعلقات آن و همچنین نوع کاربرد وسیله ذکر گردیده است.

جمع بندی

مطالب نوشتارهای گذشته نشان داد که آینده کشاورزی و منابع طبیعی دو هدف اصلی را باید دنبال نماید، اول تولید بیشتر مواد غذایی و محصولات کشاورزی و دوم حفظ تنوع زیستی گیاهی و جانوری. در این مسیر استفاده از علم سنجش از دور با کمک فناوری های نوین مانند ماهواره ها و وسایل پروازی بدون سرنشین معرفی شدند. مطالعات محققین نشان می دهد امروزه استفاده از UAVs در مقایسه با تصاویر ماهواره ای به علت دقت بیشتر تصاویر و کنترل راحت تر در مناطق کوچک و صعب العبور، روبه افزایش می باشد. این وسایل با حمل حسگرهای متنوع و قوی از جمله دوربین های معمولی RGB و انواع حسگرهای چند طیفی، فرا طیفی و حرارتی قادر هستند به منظور تهیه نقشه های تنوع زیستی، کنترل و پایش وضعیت کشاورزی و منابع طبیعی و همچنین عملیات هایی مانند سم پاشی به کار گرفته شوند.

بنابراین پیش بینی می شود که در آینده با توسعه و ارزان تر شدن فناوری حسگرها، وسایل پروازی بدون سرنشین به ابزار مشترکی برای مدیریت اراضی و منابع طبیعی تبدیل شوند. لازم به ذکر است که استفاده از تصاویر UAVs هیچگاه جایگزین تصاویر ماهواره ای یا هواپیماهای سرنشین دار نخواهند شد و همانطور که پیش تر گفته شد برای مقیاس های کوچک تا متوسط و در مدیریت های محلی ابزاری بسیار کارآمد خواهند بود.

منابع

Allred, N. Eash, R. Freeland, L. Martinez, D. Wishart, Effective and efficient agricultural drainage pipe mapping with UAV thermal infrared imagery: a case study, Agric. Water Manage. 197 (2018) 132–۱۳۷

Dai, Y. He, F. Gu, L. Yang, J. Han, W. Xu, A vision-based autonomous aerial
spray system for precision agriculture, in: 2017 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO), 2017, pp. 507–۵۱۳

C. Habel, M. Teucher, W. Ulrich, M. Bauer, D. Rödder. Drones for butterfly conservation: larval habitat assessment with an unmanned aerial vehicle. Landsc. Ecol. 2016 31 (10), 2385–۲۳۹۵٫

S, Ahmed. Shemrock, A. Chabot, D. Dillon, C. Williams, G. Wasson, R. Hierarchical land cover and vegetation classification using multispectral data acquired from an unmanned aerial vehicle. Int. J. Remote Sens.2017, 38 (8–۱۰), ۲۰۳۷–۲۰۵۲

Sankaran, L.R. Khot, J.M. Maja, R. Ehsani, Comparison of two multiband cameras for use on small uavs in agriculture, in: 2013 5th Workshop on Hyperspectral Image and Signal Processing: Evolution in Remote Sensing (WHISPERS), 2013, pp. 1–۴

Li, Y. Zhao, J. Zhang, Y. Dong, A hybrid pso algorithm-based flight path optimization for multiple agricultural uavs, in: 2016 IEEE 28th International Conference on Tools with Artificial Intelligence (ICTAI), 2016, pp. 691–۶۹۷