Korábbi cikkekben tárgyaltuk már növényélettani vonatkozásait és egy gyakorlati alkalmazási lehetőségét a dróntechnológiának. Most összegyűjtjük mely kamerákkal milyen analízisek végezhetőek el a növényzet professzionális vizsgálatához.

A vizsgálatok alapja: ortomozaik és reflektancia térkép

Minden drónos adatgyűjtés alapja, hogy a vizsgálandó területet az autonóm repülés során fotókkal fedjük le. Ezek a fotó csomagok képezik a későbbi vizsgálatok alapanyagát.

Nem mindegy tehát, hogy egy hagyományos (RGB) kamerával fotózzuk a területet, vagy multispektrális kamerával. Azonban azt nem jelenthetjük ki, hogy egyik jobb a másiknál, hiszen mindkét technológiát hasznosítani tudjuk, csak nem pontosan ugyanarra a célra.

A fotózás során – mindkét esetben – a terület egészét le kell fednünk, és meghatározott átfedéseket kell hagyjunk közöttük, hogy a feldolgozás folyamán a rendszer képes legyen összefűzni azokat. Az összefűzött képeket nevezzük ortomozaiknak, melynek egy változata a multispektrális kamerák által készített refelktancia térkép. Míg egy hagyományos kamerával készült fotó csomagból készült térképet akár ránézésre tudunk értelmezni , addig a multispektrális kamerák által készített fotókon valamilyen fénytartomány visszaverődési értékét mérjük a növényzetről, melyeket további lépések során lehet értelmezhetővé tenni.

A hagyományos kamerák információkat szolgáltatnak vadkárról, elemi kárról, vetéshibáról, növekedési problémákról, gyomosodásról, tőszámláláshoz. A multispektrális kamerák pedig megmutatják, hogy a különböző hullámhosszúságokon mért visszaverődések milyen erősségűek, vagyis a növényzet milyen élettani állapotban van. Mindkét módszer fontos és hasznosítható eredményekkel szolgál a munkálatokhoz.

**1.ábra** Taposási kár virágzó (bal) és érett (jobb) repcében

**2. ábra** Tőszámlálásra alkalmas fiatal napraforgó (bal) és vetés hiba kukoricában (jobb)

Multispektrális kamerával vizsgálhatjuk a vörös, a zöld, kék, közeli infravörös, távoli vörös tartományokat, melyek arra hivatottak, hogy a későbbi indexek (pl. NDVI, NDRE) alapjául szolgáljanak. E távérzékelési módszer alapjait korábban már tárgyaltuk. A reflektancia térkép, melyet a multispektrális kamerák segítségével hozhatunk létre, képpontonként tartalmazza az elkészített hullámhossz tartományok értékeit. Ennek megfelelően képpontonként képesek vagyunk matematikai műveleteket végezni. Az egyenlet határozza meg a készülő térképünk minden egyes képpontját. A művelet elvégzése után azonban még mindig nem a jól ismert színes zöld-sárga-piros területhez jutunk, hanem annak alapjához, egy szürkeárnyalatos index térképhez. Ez a térkép fontos értékeket tartalmaz, hiszen a feketétől a fehérig minden képpontja egy-egy normalizált érték.

Általában véve a fekete képpontok azokat a területeket mutatják, ahol nincsen növényzet, a szürkés részek a gyenge növényzetet, a fehér színhez közelítő képpontok pedig a sűrű, fotoszintetizáló növényzetet jelzik. Természetesen pl. a fehér és a fekete színtartomány között sok-sok 100, vagy 1000 lépcsőfok van annak megfelelően, hogy hány bites fotókat készítettünk.

A színezési módszereket érdemes sztenderdizálni, így egy index térkép értékeinek változásával a színskála is jól meghatározott módon változik. Könnyen készíthetőek idősoros térképek, amik egy kultúra teljes vegetatív időszakában pontos információkat szolgáltatnak. Ezáltal a zöld-sárga-piros színek is értelmet nyernek. Az utolsó lépés, hogy az emberi szem számára sokkal könnyebben felfoghatóvá tegyük, hogy mit látunk valójában, így megfeleltetjük a képpontokat a következőképp (leegyszerűsítve):

fekete – piros árnyalatok
szürkés részek – sárga árnyalatok
fehér részek – zöld árnyalatok

Így meg is született a piros-sárga-zöld színekből álló NDVI térképünk (3. ábra). Természetesen az NDVI-t csak szemléltetésképpen használtuk, hisz ez a legismertebb index a létező több száz közül. Az indexek többsége a közeli infravörös tartományt kombinálja valamely más színtartománnyal, de használjuk még a távoli vörös sávot is, melyet további indexekhez tudunk felhasználni. E térképeket használjuk fel a további vizsgálati lépésekhez!

**3. ábra** Egy őszi búza tábláról készült szürkeárnyalatos index térkép (bal) és NDVI térkép (jobb)

Létezik olyan megoldás is, mely látszólag NDVI térképet képes készíteni alap RGB fotók alapján. Ez azonban csak “mű NDVI”, hiszen nem tudunk közeli infra sávot felhasználni hozzá. Ebben az esetben a területen “zöldességét” tudjuk mérni, tehát a növényzetet el lehet különíteni a talajtól. Így egy nem valós NDVI térképet kapunk, de sok esetben ez is elégséges tud lenni a tábla kihasználtságának felméréséhez. A pontos vegetációs analízisekhez azonban nem alkalmas.

Vegetáció analízisek munkafolyamata

Az RGB kamerákkal a növényzet fizikális állapotát mérhetjük fel.
A kultúrák vizsgálata során elvégezhető a pontos élettani felmérés és zónalehatárolás.
A rendszer automatikusan elkészíti az ortomozaikotkat.
A növények leveleiről visszavert fény különböző csatornáit (hullámhosszait) vizsgáljuk.
Az egyes csatornák más-más módon verődnek vissza a növényekről és egyéb tereptárgyakról.
Képpontonként matematikai műveleteket végzünk az alap térképen, ebből születik az index térkép.
Az index térképet beszínezzük, hogy jobban átlássuk azt.
Az elkészült index téképeken statisztikai elemzéseket végzünk a kívánt vizsgálatok elkészítéséhez.
Jegyzőkönyv és kijuttatási térkép formájában összegezzük az eredményeket.

Azt hogy alap az térkép hány színcsatornát tartalmaz, azt minden esetben a kamera határozza meg. Ahogy feljebb említettük, egy alap kamera R/G/B színeket lát. A mezőgazdasági célra készült kamerák további csatornákat képesek vizsgálni. Ilyen a közeli infravörös (NIR) és a távoli vörös (RedEdge) sáv. Ez a két hullámhossztartomány a leginkább érzékeny a fotoszintetizáló növényekre. Jellemzően multispektrális kameráknak hívjuk őket. Léteznek azonban olyan kamerák is, mely szűrő csere után képessé válnak a közeli infravörös tartományt is érzékelni. Azonban ebben az esetben valamely alap sávunkat az RGB-ből elveszítjük. Jellemzően a kék “helyén” jelenik meg a közeli infravörös, miután az eszközt képessé teszik ezen hullámhossz tartomány befogadására.

RGB kamerák

DJI Phantom 3, Phantom 4, Phantom 4 pro/advanced, Mavic Pro, Mavic 2

Általában a vásárolható drónok saját kamerája RGB színösszetételű. Ebben az esetben hagyományos – látható tartományú térképeket készíthetünk, melyeken vizsgálható pl. vadkár, viharkár, víznyomás, növénymagasság és zöld terület felmérés.

Kamerák módosított lencsével (egylencsés)

DJI Phantom 4 agro (ndvi) mezőgazdasági drón, MAPIR Survey sorozat, Sentera Single NDVI stb.

Megjelenik a közeli infravörös csatorna, így már valódi NDVI mérésére alkalmas. Jellemzően egy lencséjük van és 3 csatornával rendelkeznek. A közeli infravörös (NIR) csatorna vagy a vörös, vagy a kék csatorna helyére érkezik. A kamerából érkező adatok (fotó csomagok) feldolgozása bonyolultabb, erőforrás és időigényes. Nem rendelkeznek beeső fénymérő szenzorral, így az egymást követő vizsgálatok nem összeegyeztethetőek. Cserébe viszont a kamerák olcsóbbak és alapszintű diagnosztikára továbbra is alkalmasak.

Multispektrális kamerák

DJI Phantom 4 Multispectral, Parrot Sequoia/Sequoia+, Micasense RedEdge M/MX/Altum, Sentera 6X

Kimondottan professzionális mezőgazdasági felhasználásra készült kamerák. Csatornánként külön szenzorral rendelkeznek, így egy fotó elkészítésekor annyi kép készül, ahány tartomány érzékelésére képes a kamera. Csatornánként készíthető térkép a területről. Mindennemű vizsgálatra alkalmas eszközök, amire a mezőgazdaságban szükség lehet. A beeső fénymérő szenzoroknak köszönhetően a kalibráció a fényviszonyoknak megfelelően történik, az eredmények normalizált értékek, így későbbi eredményekkel összevethetők.

Kamera típusonként végezhető vizsgálatok

Az AGRONmaps-ben rendelhető vizsgálatok:

Hagyományos RGB kamera: Vadkár felmérés, Növényállomány felmérés, Növényfejlettség felmérés, Gyomosodás felmérés, Tőszámlálás, Vizuális felmérés
Módosított lencséjű kamera: Vegetáció diagnosztika, Növényállomány felmérés, Növényfejlettség felmérés
Multispektrális kamera: Stresszállapot felmérés, Növényfejlettség felmérés, Vizuális felmérés (amennyiben tartalmaz R,G,B csatornákat), E kamerák felbontása jelentősen kisebb, mint az RGB kameráknak hiszen a növényélettani felmérésekhez nem szükséges 2 cm-es felbontás. A nagyobb felbontást igénylő vizsgálatok alacsony repülési magasságon elvégzhetőek ugyan, de nem ajánlottak a drasztikusan megnövekedő repülési idő miatt.

Kamera típusonként elkészíthető kijuttatási tervek

A kijuttatási tervek alapja az AGRON Maps-ben rendelhető vizsgálatok:

Hagyományos RGB kamera: Differenciált vetési terv, Differenciált gyomirtási terv, Fejtárgya kijuttatási terv
Módosított lencséjű kamera: Differenciált vetési terv, Differenciált gyomirtási terv, Differenciált tápanyag kijuttatási terv
Multispektrális kamera: Differenciált vetési terv, Differenciált gyomirtási terv, Differenciált tápanyag kijuttatási terv, Fejtárgya kijuttatási terv

Mire használhatóak az RGB és a multispektrális kamerák?