Когда селекционеры вырабатывают новые сорта сельскохозяйственных культур, они выращивают много растений, и все они нуждаются в проверке. Неоднократно.
«Фермеры могут иметь поле площадью 100 акров, засеянное одним сортом сои, в то время как селекционеры могут иметь 10 000 потенциальных сортов, посаженных на одном поле площадью 10 акров. Фермер может довольно быстро определить, готов ли единственный сорт на поле к уборке.
Однако селекционерам приходится несколько раз обходить поля исследований осенью, чтобы определить дату созревания каждого потенциального сорта », — объясняет селекционер сои из Университета Иллинойса Брайан Диерс.«Мы должны проверять каждые три дня», — добавляет магистрант Натан Шмитц. «Это занимает много времени в напряженное время года. Иногда очень жарко, иногда очень мутно.Чтобы упростить задачу, междисциплинарная команда, включающая заводчиков, компьютерных ученых, инженеров и специалистов по географической информации, обратилась к беспилотным летательным аппаратам, широко известным как БПЛА или дроны.
«Когда стали доступны дроны, мы спросили себя, как мы можем применить эту новую технологию в селекции. Для этой первой попытки мы попытались сделать пару простых вещей », — говорит Дирс.Одна из целей состояла в том, чтобы предсказать время созревания стручков с использованием изображений с камеры, прикрепленной к дрону, а также сложных методов анализа данных и изображений. «Мы использовали многоспектральные изображения», — объясняет Шмитц. «Мы создали уравнение в программе, чтобы улавливать изменения частоты света, отраженного от растения.
Это изменение цвета — то, как мы отличаем зрелое растение от незрелого ».Исследователи разработали алгоритм для сравнения изображений с дрона с данными о зрелости стручков, измеренными старомодным способом, путем прогулки по полям. «Наши прогнозы зрелости с помощью дрона были очень близки к тому, что мы записали во время прогулки по полям», — отмечает Дирс.Прогнозы, сделанные с помощью модели, достигли 93-процентной точности, но Диерс говорит, что они могли бы добиться большего без некоторых присущих летающим дронам ограничений. Например, они могли летать на нем и получать хорошие снимки только в солнечные дни при небольшом ветре.
Дроны получают все большее признание за их потенциал для повышения эффективности и точности в сельском хозяйстве, особенно после того, как в августе 2016 года вступили в силу новые правила FAA, но это одно из первых исследований, в которых дроны используются для оптимизации методов разведения. Диерс отмечает, что приложение может быть особенно полезно для крупных селекционных компаний, которые ежегодно тестируют сотни тысяч потенциальных сортов. Если селекционеры смогут сэкономить время и силы, используя эту технологию, потенциально можно будет вывести новые сорта и сделать их доступными для фермеров в более короткие сроки — долгожданное улучшение.
Статья «Разработка методов улучшения оценки урожайности сои и прогнозирования зрелости растений с помощью платформы на основе беспилотного летательного аппарата» опубликована в журнале «Дистанционное зондирование окружающей среды».