Применение технологий дистанционного зондирования для мониторинга процесса созревания пшеницы.

Процесс созревания пшеницы делится на молочную стадию, восковидную стадию и стадию полной зрелости. Окончательный стандарт уборки урожая пшеницы определяется степенью зрелости зерен. В общем, стандартом уборки урожая пшеницы является содержание влаги в зерне, а общий стандарт безопасного хранения составляет 12,5%, хотя этот показатель может незначительно варьироваться в зависимости от сорта. На практике пшеницу часто убирают, когда она достигает примерно 90% зрелости.

Однако в реальных условиях производства сложно непрерывно получать точные данные о влажности зерна, что требует ручного отбора проб в поле, а также трудно собрать данные на большой площади. Кроме того, из-за неоднородности почвы внутри участка распределение влажности варьируется, что делает невозможным объективное и точное отражение влажности и стадии созревания всего участка при выборе точек отбора проб. Как правило, пшеница на почвах с лучшим влагоудержанием созревает несколько позже, а влияние региональных жарких и сухих ветров приводит к быстрым изменениям влажности с различной скоростью снижения влажности на разных участках. Поэтому необходим метод, позволяющий одновременно получать данные о влажности зерна на всем участке на большой площади.

Дистанционный мониторинг созревания пшеницы.

Основываясь на линейной зависимости между влажностью растений и влажностью зерна, спутниковое дистанционное зондирование может использоваться для мониторинга влажности растительного покрова и определения влажности зерна, что помогает пользователям определять степень созревания.

Гиперспектральное спутниковое дистанционное зондирование может удовлетворить потребности качественного мониторинга и количественной инверсии, а также позволяет более точно определять степень зрелости сельскохозяйственных культур на больших площадях на основе изменений все более тонких физиологических параметров растений (таких как антоцианы, каротиноиды и т. д.). На основе метеорологических условий перед сбором урожая непрерывно и динамически контролируется содержание влаги в сельскохозяйственных культурах, чтобы спрогнозировать дату, когда содержание влаги в каждом регионе достигнет требуемого уровня для уборки урожая.

Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics CAS Aerospace Science and Technology Group Co.,LTD - Инверсия срока созревания пшеницы

На рисунке ниже показано распределение участков и изменение влажности почвы на них с течением времени для компании по управлению посевами в городе Тайпин, уезде Цзинъян, городе Сяньян, в 2022 году. На всей территории используется один и тот же сорт пшеницы, но почвенные условия различаются в разных районах. Команда Чжунке Сигуана оценила зрелость на основе индекса влажности растительности и провела качественную инверсию, представив результаты многопериодного мониторинга, начавшегося в начале мая. Они также использовали методы адаптивного порогового значения и бинарной классификации для определения общей зрелости участков, представив результаты в виде векторов участков.Как видно, скорость созревания растений на участках в разных регионах неодинакова. В северо-восточном регионе созревание происходит позже, примерно на 7-10 дней, чем в других регионах. 

△Схематическое изображение изменений сроков созревания пшеницы в городе Тайпин, уезд Цзинъян, город Сяньян в 2022 году

△Схема созревания пшеницы в городе Тайпин, уезд Цзинъян, город Сяньян, 2022 год

Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics CAS Aerospace Science and Technology Group Co.,LTD - Инверсия срока созревания пшеницы

Тем временем группа Сигуан из Китайской академии наук проводила мониторинг созревания пшеницы на посевных площадках в уезде Чуньхуа, расположенном немного севернее города Тайпин. Из-за присутствия яровой кукурузы в примеси некоторых участков с озимой пшеницей мониторинг созревания был несколько затруднен, но общую тенденцию все же удалось проследить.В целом, время созревания примерно на две недели позже, чем в городе Тайпин.  

△Схематическое изображение изменений сроков созревания пшеницы в уезде Чуньхуа, город Сяньян, в 2022 году

△Схема созревания пшеницы в уезде Чуньхуа, город Сяньян, в 2022 году

Этот крупномасштабный автоматизированный метод мониторинга зрелости может помочь сельским и поселковым кооперативам, крупным производителям или профессиональным уборочным бригадам рационально планировать маршруты уборки, сокращать затраты на технику, топливо и рабочую силу, одновременно повышая общую эффективность процесса уборки зерна, сокращая период уборки и снижая риск выпадения осадков во время уборки.