بخشی از مقاله
چکیده
هرساله فنّاوری های فراوانی توسط محققان کشاورزی، دانشمندان و مهندسان جهت افزایش محصولات کشاورزی با هزینه کم بکار می رود اما آن ها اثرات سوئی بر محیطزیست دارند. کشاورزی دقیق به کاربرد فنّاوری ها در بهبود اقدامات کشاورزی و کاهش اثرات سوء بر محیط نسبت به روش قدیمی میپردازد. فنّاوری سنجشازدور نقش مهمی در کشاورزی دقیق دارد و کاربرد آن در کشاورزی دقیق فرصت های جدیدی در بهبود اقدامات کشاورزی فراهم می کند.
با کمک سامانه موقعیت یاب جهانی میتوان دادههای زمین - شیب، مواد مغذی و محصول و غیره - را بهصورت طول و عرض جغرافیایی ثبت کرد. از آنجا که این سامانه قابلیت تخمین و ثبت مداوم موقعیت ها را دارد، درنتیجه، میتواند دادههای وسیعتری برای کاربر فراهم کند. جهت آنالیز بیشتر داده ها، به سیستم اطلاعات جغرافیایی نیازاست که میتواند دادهها را ذخیره و کنترل کند. این مقاله به قابلیتهای فنّاوری سنجش ازدور، سیستم اطلاعات جغرافیایی و سامانه موقعیتیاب جهانی پرداخته و اطلاعاتی در مورد چگونگی کاربرد آنها در کشاورزی دقیق را به دست میدهد.
مقدمه
جمعیت جهان در حال افزایش است و پیشبینی میشود در سال 2050 به 10 میلیارد نفر برسد . - Lutz et al., 1997 - تولید محصولات کشاورزی و تولید غذایی باقیمت مناسب هدف اصلی هر کشاورز، مدیر مزارع بزرگ و مراکز کشاورزی هر منطقه است. کشاورز باید کارآمد باشد یعنی دانش و آگاهی و اطلاعات کافی درزمینه استراتژی های موردنیاز کشاورزی داشته باشد. این ابزارها به او در درک سلامت محصول، میزان هجوم یا خسارات ناشی از استرس، محصول بالقوه و شرایط خاک کمک میکند. کشاورزی دقیق به مطالعه کاربرد فنّاوری جدید در مقایسه با روشهای سنتی کشاورزی تولید محصول، جهت رفع احتیاجات جهانی غذا و کاهش اثرات سوء فناوری ها بر روی محیط زیست می پردازد.
کشاورزی دقیق شامل مجموعه ای از اطلاعات و سیستم مدیریت کشاورزی است که بر پایه ابزارهای تخصصی مثل سنجش ازدور1، سیستم اطلاعات جغرافیایی2 و سامانه موقعیت یاب جهانی 3 است. کشاورزی دقیق جهت افزایش بازده تولید و همچنین تولید کم هزینه در مزارع همراه با جلوگیری از اثرات مواد شیمیایی در محیط، طراحی شده است. هدف کشاورزی دقیق جمع آوری و آنالیز اطلاعات در مورد تغییرات خاک، شرایط محصول در جهت افزایش بازده محصول دریک ناحیه کوچک از زمین است.
برای دستیابی به این بازده، متغیرهای درون زمین باید قابل اندازهگیری باشند. این فنّاوری به کنترل شرایط خاک و محصول در زمان های مکرر میپردازد. کشاورزی دقیق امروزه به تغییر دیدگاه کشاورزان، کشاورزی و صنایع، خدمات وابسته به زمین، جهت دستیابی به منافع بیشتر می پردازد و شامل جمع آوری اطلاعات مکانی، جغرافیایی، احتیاجات خاک، گیاه و حیوانات و به کار بردن اقدامات مناسب جهت افزایش تولیدات کشاورزی و حفاظت از محیط زیست طبیعی است.
سنجش ازدور نقش مهمی در کشاورزی دقیق دارد و اهمیت آن هرروز افزایش مییابد. فنّاوری سنجش ازدور با استفاده از ابزارهای خود مانند هواپیما و ماهواره ها که دوره برداشت اطلاعات آن ها از چند دقیقه تا چند روز می باشد می توانند رفتارهای طیفی محصولات مانند محیط رشد، خاک و اتمسفر را مطالعه کند. استفاده از این داده ها می تواند برای کاربردهایی مانند پیش بینی تولید محصول، ارزیابی خسارات خشکی، سیل، کنترل و مدیریت آب در زمین به کار برود. مطالعات متعددی توسط محققان در مورد قابلیتهای فنّاوری سنجش ازدور در مدیریت و توسعه کشاورزی انجامشده است. سلام4 و همکارانش در سال 1998 بر روی تمایز محصولات کشاورزی و تخمین مقدار محصولات در هر واحد کشت با استفاده از داده های ماهواره IRS هند در بخشی از حوضه آبخیز رودخانه سولانی5 در ناحیه هریدوار و سحرانانپور6 کارکردهاند
پژوهشگران و اقتصاددانان کشاورزی زیادی مانند بیراجی و حسن7 در سال 2002 با استفاده از سنجش ازدور و داده های میدانی فاکتورهای موردنیاز فصل رشد را جهت پیشبینی تولید محصولات گندم تعیین کرده اند. آن ها با نظارت حدود سه دسته از محصولات گندم آنها را شناسایی و از یکدیگر تمیز دادند و با استفاده از شاخص های 8NDVI و 9RVI و پارامترهای خاکشناسی به پیش بینی طیف محصولات گندم و منحنی آنالیز تاریخ محصول - محصول واقعی - بر اساس مدلهای رگرسیون خطی رسیدند
رویز10 و همکارانش در سال 2007 از تصاویر ماهواره RADARSAT-2 برای کنترل محصول ذرت استفاده کردند. آن ها با استفاده از دادههای راداری RADARSAT-2 و تصاویر نوری مناطق حاصلخیز را شناسایی کرده و با مرتبط کردن شرایط محصول به شاخص سطح برگ - LAI - 1 و تابش فعال فتوسنتزی - PAR - شرایط محصول و بازدهی تولید محصولات را تخمین زدند
جان یینگ2 و همکارانش در سال 2009 با استفاده از دادهای سنجشازدور بر روی مدل های تخمین محصول که سبب افزایش پیشبینی بازدهی محصولات شد کارکردند. در ابتدا، کشورهای مشابه از روش حاصلخیزی منطقه ای استفاده کردند و نوسان محصول توسط آنالیز منحنی پیشینه به دست آمد. در مرحله دوم، رابطه بین ضریب نوسان محصول و شاخص های سنجش ازدور محاسبه شدند. سپس شاخصی با بیشترین ضریب نوسان، به عنوان مهم ترین فاکتور ساخت ساده ترین مدل رگرسیون خطی برای تخمین بازدهی محصول انتخاب شد.
مرحله آخر آنالیز دادهها و مقایسه بازدهی واقعی محصول با نتایج مدلها انجام شد. نتایج دقیق خطاها بسیار کاهشیافته در مقایسه با داده های آماری همبستگی بالایی به دست آمد. نتایج محاسبه شده با این روش باعث تخمین بازده محصول، در اغلب نقاط ایالت Hubei گردید
در سالهای اخیر لوریلا و همکارانش - 2010 - روی مدل بازده محصولات غلات در فنلاند از سنجشازدور نوری و راداری استفاده کردند و هدف مطالعه آنها کالیبراسیون optical VGI models - Models I-IV - با استفاده از دادههای طبقهبندیشده از Optical Minimum Datasetsشامل هماهنگ کردن داده های تابشی لندست و اسپات3 در جوانه گندم، جو و یولاف و مقایسه اعتبار مدل نوری VGI در تخمین محصول بود
سیستم اطلاعات جغرافیایی در کشاورزی
سیستم اطلاعات جغرافیایی مجموعه ای از ابزارها برای جمعآوری، ذخیره و دستیابی اطلاعات مکانی است که در آن تغییر شکل، نمایش فضایی داده ها در دنیای واقعی با اهداف خاص صورت می گیرد. کاربرد سیستم اطلاعات جغرافیایی در برنامه ریزی و مدیریت انقلابی در کشاورزی است. سیستمطلاعات جغرافیایی فنّاوری است که کاربرد وسیع آنالیز سنجش ازدور را فراهم کرده است و اطلاعاتی در مورد لایه های مختلف داده ها مانند شرایط اکولوژیکی فیزیگونومی واقعی، شاخص های فشار انسانی فراهم می کند.
کشاورزی همیشه نقش مهمی در اقتصاد کشورهای پیشرفته و درحال توسعه بازی می کند. در این مطالعه از داده های ماهواره ای مختلف برای آنالیز و محاسبه بیوماس و تفکیک اقلام مختلف محصولات کشاورزی استفاده شد. تخمین دقیق تر و با اطمینان تر محصولات کشاورزی باعث کاهش تردیدها در صنایع حبوبات و تصمیم گیری مدیران بالادستی می شود. قابلیت سیستم اطلاعات جغرافیایی در آنالیز و تجسم کردن فضاهای کشاورزی، برای آن عده که در صنعت کشاورزی بودند بسیار مفید بوده است.
تناسب در نهاده و خروجی زمین در موفقیت و سودبخشی زمین مؤثر است. دادههای فضایی معمولاً متشکل از چندین لایه است و ممکن است توپوگرافیا یاجزای محیط رانشان دهند. امروزه فنّاوری سیستم اطلاعات جغرافیایی به ابزار مهمی در تلفیق نقشه ها و منابع اطلاعات ماهواره ای به شکلی که رابطه ی پیچیده سیستم طبیعی رانشان می دهد
