Analisis pertumbuhan lahan pertanian berdasarkan teknologi hiperspektral dan drone.

Seiring dengan kemajuan modernisasi pertanian yang berkelanjutan, perkembangan teknologi memainkan peran yang semakin penting dalam meningkatkan hasil dan kualitas tanaman, serta mengurangi pemborosan sumber daya dan pencemaran lingkungan. Dengan latar belakang ini, metode pemantauan pertumbuhan tanaman berbasis pencitraan hiperspektral menjadi topik hangat dalam pemantauan pertanian.

konsep pertumbuhan tanaman

Kualitas pertumbuhan tanaman mengacu pada keadaan fisiologis, laju pertumbuhan, dan akumulasi biomassa tanaman selama pertumbuhan dan perkembangannya. Kualitas pertumbuhan tanaman secara langsung mencerminkan status kesehatan dan potensi hasil panen, dan merupakan indikator pemantauan penting dalam produksi pertanian. Penilaian kualitas pertumbuhan tanaman biasanya mencakup berbagai aspek seperti tinggi tanaman, luas daun, kandungan klorofil, dan biomassa.

Pemantauan pertumbuhan tanaman sangat penting bagi produksi pertanian. Dengan memantau pertumbuhan tanaman, masalah selama proses pertumbuhan dapat diidentifikasi tepat waktu, sehingga memungkinkan dilakukannya tindakan pengelolaan yang tepat untuk mendorong pertumbuhan tanaman yang sehat serta meningkatkan hasil dan kualitas. Pemantauan pertumbuhan juga dapat mendukung pengambilan keputusan dalam produksi pertanian, seperti menyesuaikan kepadatan tanam, pemberian pupuk, dan tingkat irigasi, untuk mencapai penanaman ilmiah dan pengelolaan yang presisi.

Teknologi hiperspektral untuk pemantauan pertanian

Pencitraan hiperspektral adalah teknologi yang memetakan informasi spektral yang dipantulkan atau ditransmisikan oleh suatu objek ke dalam sebuah gambar, dan memiliki aplikasi yang luas di berbagai bidang. Di bidang pertanian, pencitraan hiperspektral dapat memperoleh informasi spektral reflektansi tanaman dalam berbagai pita panjang gelombang, memberikan informasi seperti indeks vegetasi, kandungan klorofil, dan status pertumbuhan.

Dibandingkan dengan metode pemantauan pertanian tradisional, teknologi pencitraan hiperspektral memiliki keunggulan sebagai berikut: Pertama, dapat memperoleh lebih banyak informasi vegetasi, termasuk indeks vegetasi, tinggi tanaman, dan indeks luas daun, sehingga pemantauan menjadi lebih komprehensif dan akurat. Kedua, merupakan metode pemantauan cepat yang dapat memperoleh informasi spektral secara akurat dari ribuan piksel, meningkatkan efisiensi pemantauan pertumbuhan tanaman. Ketiga, memungkinkan pemantauan pertumbuhan tanaman tanpa kontak, sehingga menghindari kerusakan pada tanaman.

Teknologi drone + penginderaan jauh hiperspektral untuk pemantauan pertanian

Dengan perkembangan industri drone di Tiongkok, aplikasinya dalam perlindungan tanaman, pemantauan kehutanan, dan penyerbukan tanaman semakin meluas. Drone perlindungan tanaman pertanian puluhan kali lebih efisien daripada penyemprotan konvensional, dan penyerbukan berbantuan drone untuk produksi benih padi hibrida secara signifikan mengurangi intensitas kerja dan meningkatkan efisiensi produksi benih. Dalam beberapa tahun terakhir, perkembangan pesat teknologi drone yang dikombinasikan dengan teknologi spektral telah memungkinkan pemantauan dinamika pertumbuhan kebun secara makroskopis, dinamis, dan cepat. Drone pertanian terbang pada ketinggian rendah, biasanya 50-100m, tidak memerlukan koreksi atmosfer, dan sistem kontrol penerbangannya relatif sederhana, dengan ruang pengukuran dan kontrol yang sesuai dengan ukuran kebun. Menjelajahi aplikasi NDVI yang diperoleh dari kamera multispektral yang terpasang pada drone dalam pemantauan pertumbuhan dan penentuan lokasi tanaman yang hilang sangat penting untuk mendukung budidaya kebun yang presisi dan digital serta meningkatkan efisiensi produksi pohon buah.

Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics CAS Aerospace Science and Technology Group Co.,LTD - Analisis Pertumbuhan Lahan Pertanian

Data cahaya tampak dan hiperspektral dikumpulkan menggunakan drone. Setelah ortorektifikasi, perhitungan indeks, dan pengelompokan tanpa pengawasan, status pertumbuhan tanaman pada lahan skala besar ditampilkan secara visual. Gambar yang ditampilkan adalah citra drone yang dikumpulkan pada 19 Maret 2024, selama tahap anakan gandum. Gambar di sebelah kanan adalah peta klaster indeks vegetasi NDVI dengan bangunan dan jalan yang telah dihilangkan.

Gambar di atas adalah laporan analisis pertumbuhan vegetasi tingkat petak, dengan legenda yang menunjukkan hasil pengelompokan berdasarkan indeks vegetasi NDVI. Diagram lingkaran di bawah gambar menampilkan persentase luas tanaman dengan tingkat pertumbuhan yang berbeda. Area dengan pertumbuhan yang relatif baik dan buruk dilingkari dengan warna merah dan kuning pada peta sebagai referensi bagi petani.

Sebagai teknologi pemantauan informasi baru dengan resolusi spasial dan temporal tinggi, pencitraan hiperspektral UAV menawarkan keunggulan signifikan dalam skala spasial dan akurasi dibandingkan dengan metode pemantauan tradisional, sehingga sangat cocok untuk akuisisi informasi digital yang cepat di lahan pertanian skala menengah. Dalam waktu dekat, dengan pengembangan dan peningkatan platform penerbangan UAV, teknologi akuisisi informasi multi-sumber dari udara, teknik penambangan data dan pemodelan, serta platform teknologi pendukung keputusan, teknologi hiperspektral UAV diharapkan dapat menemukan aplikasi yang lebih luas dan mendalam di bidang pertanian dan bidang terkait.