Modeller baserade på bilder från obemannade flygfarkoster och satelliter kan hjälpa jordbrukare att övervaka hälsan hos enskilda träd.

Ökad dataupplösning gör det möjligt att granska enskilda träd på en gård, som gör det möjligt för jordbrukare att vidta riktade åtgärder. När världens befolkning växer, det är viktigt att ha förbättrade sätt att optimera livsmedelsproduktionen. Fjärranalysteknik är nyckeln till att uppnå dessa mål, ger möjlighet att övervaka grödors hälsa över stora områden.

Forskarna Kasper Johansen och Matthew McCabe vid KAUSTs Water Desalination and Reuse Center, med kollegor i Australien, har visat denna potential med hjälp av kombinerade data från satellit- och obemannade flygningar (UAV) för att exakt kartlägga tillståndet för macadamiaträd i Queensland.

Macadamianötter är en viktig exportvara för Australien, men träden tar 15 år att mogna och ge maximal avkastning, så bönder måste tidigt identifiera alla träd som lider. "För närvarande, macadamiabönder förlitar sig på manuell visuell bedömning av varje träd och dess bevattningssystem, som är tidskrävande och ofta inkonsekvent, säger Johansen, "medan UAV och satellit fjärranalys kan utvärdera tusentals åt gången."

Teamet studerade tre plantager som innehöll träd av olika åldrar och sorter. Hälsan hos varje träd bedömdes av en erfaren agronom med hjälp av en femgradig skala från utmärkt till dåligt skick. Forskarna flög en UAV över platserna för att spela in spektralbilder i grönt, röd och nära infraröd, och de förvärvade data över flera fler spektralband från jordobservationssatelliten Worldview-3.

Med hjälp av träningsdata från några hundra träd, teamet utvecklade modeller som relaterar spektraldata till markmätningarna. Modellerna kunde då korrekt klassificera över 98 procent av de andra träden.

Intressant, även om de detaljerade spektra från Worldview-3 gav de mest exakta modellerna av trädhälsa, pixelstorleken på 1,2 meter var för grov för att identifiera enskilda trädkronor, vilket bara kunde göras med högupplösta UAV-data. Detta belyser fördelarna med en kombinerad UAV-satellitstrategi.

Forskningen hade stor nytta av dess länkar McCabes forskargrupp vid KAUST, som fokuserar på fjärranalysapplikationer för precisionsjordbruk och inkluderar relaterade studier av olivträdgårdar i Saudiarabien.

"Användningen av fjärranalys för precisionsjordbruk, som vår studie, kommer att förbättra den övergripande förvaltningen av fruktträdgårdar, produktion och avkastning, säger Johansen. I sin tur, detta kommer att förbättra mat- och vattensäkerheten."

"Detta arbete var en del av ett samarbetsprojekt finansierat av den australiensiska regeringen för att stödja trädgrödor, speciellt för macadamia, mango och avokado fruktträdgårdar, " förklarar Johansen.