پایش ماهواره ای محصول برنج
پایش ماهواره ای محصول برنج : با توجه به اینکه برنج یکی از اصلی ترین محصولات تولید شده در ایران است، پایش و نظارت در روند رشد و کشاورزی آن نیز از اهمیت بسیاری برخوردار است.
در این مقاله قصد داریم پایش ماهواره ای که یک روش ارزان و بسیار دقیق برای پایش محصول برنج است را به شما معرفی کنیم و به شما بگوییم که این نوع آنالیز تا چه میزان می‌تواند در عملکرد محصول تاثیر گذار باشد. پس با ما تا انتهای این مقاله همراه باشید.
پایش و آنالیز عملکرد و تعیین سطح زیر کشت محصول برنج چه اهمیتی دارد؟
همانطور که می‌دانید برنج یکی از اساسی ترین و کاربردی ترین کالاهای تغذیه ای در ایران به حساب می‌آید.
البته تنها مصرف برنج در ایران محدود نمی‌شود و طبق تحقیقاتی که در سال 2012 انجام شده تقریبا نیمی‌از جمعیت کره زمین چیزی در حدود 3 میلیارد نفر از برنج برای تغذیه خود استفاده می‌کنند.
در واقع طبق این تحقیق مشخص شد که در آن سال، 1395 میلیون هکتار زمین زراعی برای کشت برنج وجود داشته و همچنین در سال 2012 730 میلیون تن برنج در جهان تولید شده است.
باید به شما بگوییم بیش تر کشورهای تولید کننده برنج در آسیا هستند و بیش تر مصرف کنندههای این محصول نیز چیزی در حدود 60 درصد در آسیا زندگی می‌کنند.
علارغم افزیش روز به روز زمین های کشاورزی و افزایش تولید محصول، اما میزان تقاضا آن نسبت به عرضه روز به روز در حال افزایش است. پیش بینی شده که در سال 2030 مسائلی همچون افزایش جمعیت زمین، میزان مصرف این محصول را تا 873 میلیون تن در سال افزایش دهد.
این موضوع به این معناست که اگر نتوانیم با روش ها و ابزارهایی به شکل دقیق میزان رشد این محصول را بررسی کنیم، با یک مشکل تغذیه ای بزرگ در دنیا مواجه خواهیم شد.
همچنین مسئله دیگری که وجود دارد مشکلات آب و هوایی و تنش آبی است که امروزه مزارع زیادی را با چالش روبر کرده است.
چرا که تنش آبی می‌تواند سبب از بین رفتن محصولات شود و عملکرد محصولات را تحت تاثیر قرار دهد.
به همین منظور پیش بینی صحیح وضعیت آب و هوایی، تنش آبی و پیش بینی تولید محصول برنج اهمیت بسیاری دارد تا جایی که امروزه دولت مردان در مورد کاهش چنین محصولات با ارزشی اقدامات بسیار مهمی را انجام می‌دهند و این مشکلات را یکی از بحرانهای ملی می‌نامند.
اما خوب احتمالا از خودتان می‌پرسید که بهترین روش برای آنالیز و پایش وضعیت مزارع به خصوص وضعیت زمین های کشاورزی برنج چیست؟
باید به شما بگوییم ارزان ترین و بهترین روش برای ارزیابی محصولات زمین کشاورزی پایش ماهواره ای است. به طور کل پایش و آنالیزهایی که از راه دور انجام می‌شوند، Remote Sensing نامیده می‌شوند که یکی از جدید ترین و دقیق ترین روش ها برای آنالیز مزارع هستند.
به عبارتی دیگر در این سنجش پایش ماهواره ای، پایش به وسیله پهپاد، هلکوپترهای کوچک و سنسورهای موجود در مزارع انجام می‌شود که در این روش نیازی به حضور فیزیکی افراد بر سر مزارع وجود ندارد.
اما خوب این روش ها و ابزارهای آن ها هزینه هایی را به صاحبین زمینهای کشاورزی تحمیل می‌کند که شاید این هزینه ها برای چنین مزارعی بسیار زیاد باشد.
اما در پایش ماهواره ای چنین چیزی وجود ندارد و شما با کم ترین هزینه می‌توانید به دادههای مهمی‌از مزارع خود دست پیدا کنید. در ادامه مقاله بیش تر در مورد پایش ماهواره ای صحبت می‌کنیم.
روشهای پایش ماهواره ای برای نقشه برداری از زمینهای کشاورزی برنج :
عموما یکی از روشهای آنالیز محصولات گیاهی و خصوصا محصول برنج نقشه برداری از زمینهای کشاورزی با استفاده از پایش ماهوارههای است.
برای چنین پایش ونقشه برداری عموما از 2 نوع سنسور یا گیرنده استفاده می‌شود. این 2 نوع گیرنده، نوری و ماکروویو هستند.
البته در هر کدام از این انواع گیرنده در ماهوارههای مختلفی قرار می‌گیرند که هر کدام از طریق مزایا و معایبشان می‌توانند اطلاعات مفیدی را برای ما ارسال کنند.
در ادامه این 2 نوع سنسور را به طور کامل به شما معرفی و ماهواره هایی که حامل این گیرنده ها و سنسور ها هستند و به صورت تخصصی در پایش برنج استفاده می‌شود را به شما معرفی می‌کنیم.
1- پایش از دور به وسیله ماهواره های نوری با استفاده از روش نقشه برداری :
پایش از راه دور با استفاده از سنسورهای نوری قرار گرفته در ماهواره ها امروزه به طور قابل توجهی در اکثر کشور ها مورد استفاده قرار گرفته است.
این سنسور ها می‌توانند پوشش زمینهای کشاورزی را تعیین و میزان محصولات را با استفاده از طیفهایی در محدوده 0.4 تا 2.5 میکرومتر مورد آنالیز قرار دهند.
عموما ماهواره های مختلفی برای حمل این گیرنده ها مورد استفاده قرار می‌گیرد که اگر بخواهیم مهم ترین آن ها را به شما معرفی کنیم.
می‌توانیم به Landsat (mainly mss، TM و ETM+)، Spot-VGT، NOAA/AVHRR، Modis و … اشاره کنیم.
در تصویر زیر شما می‌توانید اطلاعات هر کدام از این ماهواره ها را به صورت جداگانه مشاهده کنید.
اگر بخواهیم مکانیسم این گیرنده و ماهواره ها را در پایش گیاهان به شما بگوییم. در واقع این گیرنده ها با آنالیز طیفهای نور بازتاب شده خورشید، اطلاعات و داده های زمین کشاورزی را برای ما ارسال می‌کنند و ما می‌توانیم با مراجعه به وب سایت هر کدام از این ماهواره ها و درج موقعیت مکانی، این اطلاعات را مشاهده کنیم.
البته ناگفته نماند که این سنسور ها می‌توانند به 2 شکل Multi-temporal و Multi-Specteral چنین دادهایی را ارسال کنند.
در واقع سنسور ها به 2 صورت چند زمانه و چند طیفی اطلاعات را ارسال می‌کنند و با استفاده از محاسبه این اطلاعات به واسطه شاخصه ای گیاهی می‌توانیم عملکرد محصولات را مورد بررسی قرار دهیم.
در تصویر زیر شما می‌توانید تعدادی از شاخصهای کاربردی در آنالیز و پایش برنج را مشاهده کنید. هر کدام از شاخص ها می‌توانند اطلاعات منحصر به فردی را از زمین کشاورزی شما بدهند.
در تصویر زیر نیز نمونه ای از نقشه یک مزرعه که از طریق ماهواره Modis ایجاد شده است را برای شما قرار داده ایم.
این نقشه در سال 2010 گرفته شده و قسمت های سبز رنگ این نقشه نشان دهنده سطح زیر کشت مناسب برای این محصول است.
2- پایش از دور به وسیله ماهواره های ماکروویو با استفاده از روش نقشه برداری :
احتمالا از خودتان می‌پرسید با توجه به گیرنده های نوری و ماهواره هایی که گیرنده های نوری بر روی آن ها سوار می‌شود، چرا باید از ماهوارههای گیرنده ماکروویو استفاده کنیم.
باید به شما بگوییم که ماهواره های دارای گیرنده نوری را نمی‌توان در تمامی‌شرایط آب و هوایی مورد استفاده قرار داد. به طور مثال ممکن است چندین روز هوا بارانی باشد و نور خورشید به صورت مستقیم نتابد.
در این حالت عملا از ماهوارههای نوری نمی‌توان استفاده کرد. اما برخلاف ماهواره های نوری، ماهواره های ماکروویو در تمامی شرایط آب و هوایی می‌توانند اطلاعات مفیدی را به سطح زمین ارسال کنند.
به عبارت دیگر فرقی نمی‌کند هوا بارانی، برفی و یا آفتابی باشد، چراکه در تمامی‌شرایط این ماهواره ها می‌توانند اطلاعات را به سطح زمین ارسال کنند.
اگر بخواهیم چند نوع از این ماهواره ها که در پایش برنج و نقشه برداری از زمینهای برنج مورد استفاده قرار می‌گیرد را به شما معرفی کنیم.
می‌توانیم به ERS-1، RADARSAT-1، ENVISAT ASAR اشاره کنیم.
همچنین مکانیسم این ماهواره ها به این گونه است که گیرنده های آن امواج ماکروویو را به سطح زمین ارسال می‌کنند و با استفاده از بازتاب این امواج داده ها و نقشه هایی را برای ما ارسال می‌کنند.
در تصویر زیر جدولی را برای شما قرار داده ایم که در آن ویژگی هر کدام از ماهواره ها را به صورت جداگانه توضیح داده است.
بهترین راه برای پایش ماهواره ای برنج چیست؟ از چه ماهواره هایی برای آنالیز زمین کشاورزی خود استفاده کنیم؟
با توجه به توضیحاتی که در متن بالا دادیم، بهترین برای نقشه برداری از زمین کشاورزی برنج و به طور کل آنالیز رشد گیاه و تولید محصولات، بهره گیری از جفت ماهواره های نوری و ماکروویو است.
در واقع امروزه در دنیا کشاورزان سعی می‌کنند تا اطلاعات و داده ها را از هر دو ماهواره دریافت کنند. این کار باعث می‌شود تا معایب هر کدام از ماهواره ها برطرف شود و شما به بهترین داده ها برسید.
محدودیت ماهواره ها در روش نقشه برداری از مزارع برنج چیست؟
شاید برای شما این سوال ایجاد شود که آیا پایش ماهواره ای به غیر از اثر تغییرات آب و هوایی بر دادههای ماهواره نوری، معایب دیگری نیز دارد؟
باید بگوییم بله در زمان پایش ماهواره ای ممکن است با محدودیت های دیگری نیز روبرو شوید. به طور مثال در ماهواره های MODIS، AVHRR و SPOT-VGT که در دسته ماهواره های نوری قرار می‌گیرند، نمی‌توانند برای زمین های کشاورزی کوچک مورد استفاده قرار بگیرند، چرا که رزولوشن آن ها نسبتا کم بوده و بر همین اساس عملا داده های چنین ماهواره ای برای مزارع کوچک کاربردی نیست و مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.
البته ماهواره LANDSAT که یک ماهواره نوری دیگر است این مشکل را تا حدود زیادی برطرف کرده، اما این ماهواره عملا در شرایط بد آب و هوایی نمی‌تواند به درستی فعالیت کند و در برخی موارد گرفتن داده های ماهواره از آن کمی‌دشوار است. در ماهوارههای راداری و ماکروویو ها نیز محدودیت هایی وجود دارد.
قبل از اینکه از این محدودیت به شما بگوییم بهتر است بدانید که این ماهواره ها برخلاف ماهواره های نوری می‌توانند تصاویری با رزلوشن بالایی را برای شما ارسال کنند که به همین منظور می‌توانند در تمامی زمین های کشاورزی و هر قطعه زمینی مورد استفاده قرار بگیرند. البته در ماهواره های ماکروویو و داده های حاصل شده از آن ها نیز خطاهایی رخ می‌دهد.
به طور مثال ممکن است در صورت وجود برخی از مواد در زمینهای کشاورزی، لکه هایی بر روی تصاویر حاصل شده از آن ها رخ دهد که این لکه ها کیفیت تصاویر را پایین می‌آورند و تفسیر اطلاعات بر روی تصاویر را کمی‌دشوار می‌کنند.
همچنین در برخی موارد ممکن است به دلیل ناهمواری هایی که در زمینهای کشاورزی وجود دارد این لکه ها بیش تر شوند که می‌تواند تفسیر اطلاعات را کمی‌سخت تر کند.
به علاوه استفاده از ماهواره های ماکروویو در زمین های کشاورزی بزرگ کمی هزینه بر است و شما برای دسترسی به داده های آن باید هزینه زیادی را صرف کنید.
پایش محصول برنج
پایش ماهواره ای تا چه میزان می‌تواند عملکرد محصول برنج را افزایش دهد؟
همانطور که از ابتدای این مقاله تا به الان متوجه شده اید پایش ماهواره ای درست همانند دیگر روش های ارزیابی محصولات گیاهی، روشی بسیار کاربردی است که در برخی موارد می‌تواند معایبی نیز داشته باشد.
اگر از ما بپرسید که در مقایسه با دیگر این روش ها این نوع پایش تا چه میزان می‌تواند کاربردی باشد؟
در جواب به شما می‌گوییم که این روش بسیار برای مزارع کاربردی است چرا که شما با استفاده از این روش می‌توانید از تمام مراحل رشد محصولات خودتان اطلاع داشته باشید.
به علاوه با توجه به شاخص هایی که برای آنالیز داده های ماهواره ای وجود دارد. شما می‌توانید میزان تولید محصولات را پیش بینی کنید و بدانید که در چه زمان هایی مزرعه شما ممکن است با تنش آبی روبرو شود.
حتی با استفاده از این داده ها شما می‌توانید از بیماری ها و آفات موجود در مزارع خود نیز مطلع شوید که چنین عملی می‌تواند از هزینه های شما تا حد بسیار زیادی جلوگیری کند.
در کل با توجه به این که پایش ماهواره ای اطلاعات بسیاری را در اختیار شما قرار می‌دهد، می‌توانیم به گوییم که این نوع آنالیز می‌تواند 80 تا 100 درصد بر روی عملکرد محصولات کاربردی باشد.
البته امروزه سعی می‌کنند تا با استفاده از روش های ترکیبی و داده های سنتی و ماهواره ای تاثیر داده های این آنالیز را بیش تر کنند و به نتایج صحیح تری دست پیدا کنند.
در تصویر پایین همانطور که مشاهده می‌کنید با استفاده از داده های ماهواره ای و به صورت زمانی مراحل رشد برنج را مورد بررسی قرار داده اند و با توجه به شاخص NDVI زمان برداشت محصول و مراحل برداشت را مورد آنالیز قرار داده اند.
ویدیویی مفید در رابطه با تغذیه مناسب محصولات زراعی به خصوص برنج را در اینستاگرام کشتیار دنیال کنید.
