کاربرد تصویربرداری چندطیفی و نظارت سه‌بعدی با بهره‌گیری ازفناوری ترابر هوایی بدون سرنشین (UAV) در براورد پتانسیل تولید و ارزیابی خسارت باغ ها

خسرو غریبی، طاهر سقلی، داریوش فرزانه * ، رضا صفری اصل * *

بازنگری و تکمیل: حسین رسول‌اف

چکیده

امروزه از هواگردها یا ترابرهای هوایی بدون سرنشین ( پهپاد یا UAV ) برای کاربردهای غیرنظامی، همچون تجزیه‌وتحلیل در زمینه فعالیت های گوناگون در بخش کشاورزی، بهره‌گرفته می‌شود. درهمین راستا، می‌توان از فناوری پیش گفته برای بیمه کردن درختان میوه و اطلاع از پتانسیل تولید و پایش فنولوژی باغ در راستای تعیین گزینه مناسب نرخ بیمه نیز، بهره جست. در این زمینه، برای تشخیص میزان گلدهی و میوه‌دهی درختان میوه به‌کمک روش تصاویر چندطیفی، به ترتیب از طیف های RGB و طول موج های بین 550 تا 800 نانومتر، بهره‌گیری می‌شود. بررسی ها نشان می‌دهد، میانگین میزان دقت الگوریتم تشخیص شکوفه‌ها با بهره‌گیری از تصاویر چندطیفی، برابر با 3/84 درصد است. همچنین، فناوری تجزیه‌وتحلیل تصاویر سه‌بعدی برپایه پارامترهای حجم کانوپی، ارتفاع درخت و حجم طوقه بهره‌گیری از ترابرهای هوایی بدون سرنشین ( UAV )، برای تخمین این صفت ها، با واقعیت همخوانی داشته است. تجزیه‌وتحلیل داده‌ها در تصاویر سه‌بعدی بر مبنای تجزیه مؤلفه‌های اصلی ( PCA ) صورت گرفته است. بهره‌گیری از فناوری های نوین، از جمله UAV ، دارای مزیت هایی همچون: کاهش هزینه‌های اجرایی و به‌صرفه بودن بویژه در سطوح بالا، دقت بسنده در انجام برآوردهای پتانسیل تولید و ارزیابی خسارت، حذف عامل مخاطره‌های اخلاقی، انجام سریع تر امور و محاسبه‌های لازم، ایجاد بانک اطلاعاتی دقیق و بسنده، امکان ساماندهی حجم کاری کارشناسان بیمه، امکان پایش فنولوژی باغ ها با دقت بسیار بالا و امکان برقراری ارتباط آنلاین و آفلاین برای بررسی مدارک و مستندات است.

مقدمه

تولید در بخش کشاورزی، به‌دلیل وابستگی فراوان به طبیعت و روبه‌رو شدن با طیف گسترده‌ای از خطرها و حوادث قهری و طبیعی، فعالیتی پرخطر، همراه باریسک بالا به ‎ ‌شمار می‌آید. امروزه با پیشرفت فناوری، ابزارهای کارامد و مؤثری همچون سنجش از دور ( RS ) و سیستم موقعیت‌یاب جهانی (GPS) در دسترس همگان قرارگرفته است. برنامه‌ریزی دقیق برای کاربردی کردن این فناوری ها و همچنین داشتن راهبردی مشخص برای پیاده‌سازی و بهره‌گیری از آن ها در راستای هدف ها، نیازی بایسته در زمینه دستیابی به بیمه پایدار است.

به‌طور کلی، علم و فناوری مربوط به ویژگی و ساختار داده‌های مکانی، روشهای گردآوری، سازماندهی و طبقه‌بندی، بررسی کیفیت، تحلیل، مدیریت و نمایش داده‌ها و اطلاعات، نیاز ساختاری برای بهره‌گیری از آن هاست. فرایند تجزیه وتحلیل داده‌ها، به روش های گوناگونی امکانپذیر است که پس از مشخص کردن هدف ها، باید نسبت به دسته‌بندی آنها اقدام شود. این فرایند، در تصاویر چندطیفی یا فراطیفی داده‌ها، با بهره‌گیری از تجهیزات رایانه‌ای و نرم‌افزارهای پردازش، اجرا و تفسیر می‌شود. در این مورد، به‌جای استفاده از یک باند، تعداد زیادی باند، به‌کار می‌رود.

عکس های معمولی، با سه باند قرمز، سبز و آبی ( RGB ) در باغ های مدرن (به دلیل نداشتن موارد غیرطبیعی همچون تیربرق و مانند آن) می‌تواند کاربرد مؤثرتری داشته باشد؛ ولی در باغهای سنتی به‌دلیل وجود انواع عوارض و موارد غیرطبیعی، باید از باند فروسرخ (مادون قرمز) بهره‌گیری شود؛ زیرا درختان به‌طور معمول، 45درصد این باند را بازتاب می‌دهند؛ بنابراین موارد طبیعی، روشن تر دیده می‌شوند. به دیگر سخن، باند فروسرخ در تفکیک پدیده‌های طبیعی و غیرطبیعی باغ های سنتی مؤثرتر است.

با توجه به بهره‌گیری از این فناوری در ایالات متحده (برای نمونه، باغ های هلوی ایالت آیداهو) می‌توان در کشورمان نیز از این فناوری، در باغ هایی همچون هلو، زردآلو و بادام که سازگاری آن ها با چنین فناوری بیشتر است، استفاده کرد. با این همه، به‌کارگیری آن در باغ های انبه، موز و گردو، به‌دلیل داشتن برگ های پهن، در عمل، نیاز به بررسی های بیشتری دارد.

یکی از فناوری های نوین در این زمینه، سامانه ‎ های سنجش از دور ( Remote Sensing ) است که البته با محدودیت هایی همچون هزینه‌های سنگین و حجم بالای داده‌ها روبه‌روست؛ از همین رو به نظر می‌رسد، ترابرهای هوایی بی سرنشین ( Unmanned Aerial Vehicle ) همچون پهپادهای فانتوم، جایگزین بهتری باشد؛ زیرا با شرایط باغهای ما سازگاری مناسب تری خواهد داشت (تصویر شماره1).