Latający dron ze specjalną kamerą nad polami i łąkami w Lubelskiem. Co sprawdza?

Jak zmienia się przyroda? Jak zmiany klimatu wpływają na początek, koniec i długość trwania okresu? Badania istotne nie tylko dla rozwoju roślin spożywczych prowadzi dr Piotr Bartmiński z UMCS.

W lutym naukowiec otrzymał na swoje prace trzyletni grant Narodowego Centrum Nauki. Wsparcie wynosi około 500 tys. złotych. Grupa pod jego kierownictwem przez dwa pełne sezony będzie prowadzić na terenie Lubelszczyzny skomplikowane pomiary z powietrza przy pomocy drona wyposażonego w unikatową kamerę.

– Oko ludzkie widzi zakres RGB, czyli mieszaninę czerwonego, zielonego i niebieskiego. Ale całe spektrum promieniowania elektromagnetycznego składa się z wielu innych składowych – tłumaczy dr Bartmiński. – Na podstawie odbicia światła od roślin i podłoża oblicza się wskaźniki hiperspektralne, co pozwala na charakterystykę roślinności albo pokrywy glebowej.

Monitoring faz

Dr Bartmiński planuje monitorować roślinność w zbiorowiskach leśnych, łąkowych i na polach uprawnych. W połączeniu z badaniami gleb i zaawansowanymi pomiarami będzie można monitorować fazy rozwojowe roślinności.

Dlaczego taki monitoring jest ważny? Rośliny, dla których okres między początkiem a końcem rozwoju poszczególnych faz jest zbyt krótki, mogą zawierać mniej elementów żywieniowych. Niekiedy wręcz w owocach pojawiają się substancje szkodliwe dla organizmu ludzkiego.

Adiunkt w Zakładzie Gleboznawstwa i Ochrony Gleb UMCS tłumaczy, że poprzez wieloletnie obserwacje ludzie nauczyli się uprawiać odpowiednie rośliny w najlepszych do tego celu miejscach – np. na glebach o dużej zawartości związków organicznych.

Latający robot

W dokonywaniu pomiarów naukowcom pomoże latający robot – heksakopter. – Jest to dron z sześcioma silnikami, wyposażony w kamerę hiperspektralną. Ta zminiaturyzowana kamera jest odpowiednikiem sprzętów, które latają na satelitach pomiarowych. Przygotowana do zawieszenia pod dronem, jest kosztownym i unikatowym sprzętem, którym dysponuje niewiele polskich ośrodków badawczych – mówi Bartmiński.

Wszystkie wskaźniki, które ustala grupa badawcza, są obrazowane również przez satelitę. Jednak satelita daje bardzo słabą rozdzielczość – piksel wynosi co najmniej 30 na 30 metrów. Obraz z kamery drona ma piksel rzędu 3 cm na 3 cm dlatego badacze mogą wykonywać bardzo precyzyjne pomiary.

– Co kilka dni dron oblatuje 12 powierzchni badawczych. Miesięcznie musimy przejechać około 1000 km tylko po to, żeby dojechać na badane tereny – relacjonuje naukowiec.

Idą zmiany

Zachodzące na Ziemi zmiany klimatyczne mogą mieć wpływ na rozwój roślinności, a więc na produkcję żywności. Skrócenie okresu wegetacyjnego ma negatywny wpływ na plonowanie roślin spożywanych przez człowieka. Ale nie tylko. Wszystkie zwierzęta roślinożerne uzależnione są od odpowiedniego rozwoju roślin. Nawet niewielkie zmiany w długości okresu wegetacyjnego mogą wpłynąć na życie w wielu ekosystemach.

Dr Bartmiński przyznaje, że na podstawie danych zebranych jedynie we wschodniej Polsce trudno prognozować wskaźniki dotyczące sezonu wegetacyjnego w Europie czy na świecie. Badania lubelskiego zespołu pozwolą jednak uzyskać metodę, która pozwoli na bardzo precyzyjne wyznaczanie początku i końca sezonu wegetacyjnego. Dodatkowo jeszcze w małej skali będzie można wychwytywać tak cenne dla rolników informacje jak np. zawartość fosforu w glebie.

Rolnictwo precyzyjne

– Dla użytkownika pola uprawnego istotna będzie informacja w skali 1 metr na 1 metr. Wtedy rolnik wie, że na danym kawałku pola czegoś w glebie brakuje, a w innym fragmencie pola wszystko jest w normie. Parametry fizyczne, jak zasobność w wodę czy struktura gleby mogą szybko się zmieniać, m.in. w zależności od warunków atmosferycznych. Wiedza na ten temat jest podstawą rolnictwa precyzyjnego – ocenia Bartmiński.

Sprzęt jaki wykorzystuje w swojej pracy dr Bartmiński ma ciekawe zastosowania nie tylko w rolnictwie leśnictwie i ochronie przyrody, ale również w archeologii. Naukowcy próbują lokalizować aretfakty cenne dla archeologów w obrębie pojedynczego pola uprawnego. To dodatkowe efekty projektu.