בשנים האחרונות מתרחב השימוש ברחפנים במגוון יישומים אזרחיים, כגון משלוחים, אבטחה ועוד, ובין אלה החל השימוש ברחפנים גם בתחום החקלאות.
במסמך זה אעסוק בשימוש ברחפנים בחקלאות מההיבט של הצילום, המתאפשר בכמה שיטות שונות. השימוש ברחפנים יכול להוות כלי בידי החקלאי לזיהוי תקלות השקיה, עשבייה, מחלות ועוד, ובכך לשפר את ממשק הגידול ולייעל את השימוש במשאבי טבע.
ראשית, יש לשוב ולהזכיר כי חשוב ביותר להקפיד על הבטיחות בהטסה. לעתים מופיעה ידיעה בתקשורת על רחפן שגרם לתאונה והסב נזק לאדם או לרכוש, אך מדי יום ביומו רק במזל נמנעות תאונות כאלה, שאינן מדווחות בתקשורת, אולם הן כמעט גורמות אסון. לפיכך, בראשית דבריי ברצוני להדגיש את החובה על ההקפדה בבטיחות בהטסת הרחפן.
הצילום מרחפן נחלק לשלושה סוגים בהתאם לסוג המצלמה:
- צילום רגיל, הנקרא גם צילום באור הנראה או RGB באורכי גל של mµ 0.4-0.7.
- צילום מולטי ספקטרלי, באורכי גל של mµ 0.4-2.
- צילום תרמי, באורכי גל של mµ 7-15, הנקרא גם Thermal.
ההבדלים בין סוגי הצילום הללו נובעים מהערוץ הספקטרלי, מכמות הפיקסלים ומעלות הרחפן. ישנם רחפנים שיכולים לשאת מצלמות מכל הסוגים, אך במסמך זה אתייחס רק לרחפנים בעלי מצלמה מובנית, שאינה ניתנת להחלפה, עקב שכיחותם.
גודל השטח שניתן לצלם תלוי בגובה הצילום (המשפיע על הרזולוציה המרחבית), במיקום החלקות, בסוג הצילום ובנפח הסוללה.
הרזולוציה המרחבית מתבטאת ביחס הפוך ל'זום' של התמונה, כלומר בצילום מגובה רב הפיקסל יהיה גדול יחסית, ולא יתאפשר זיהוי של בעיות בעלים, למשל, אך שטח הצילום יהיה גדול יותר, ולהיפך.
עבור עיבוד נוסף משתמשים לרוב במוזאיקה, שהיא חיבור של כל התמונות לתמונה אחת גדולה, שגודלה בדרך כלל 1-3GB. ליצירת המוזאיקה, הנפוצה בכל סוגי הצילום, נדרשת חפיפה מדויקת בין התמונות (60%-80%), כך שיתחברו זו לזו ותיווצר התאמה ביניהן, וניתן לבצעה בעזרת תוכנה מיוחדת או באתר אינטרנט, הדורש תשלום, בתהליך הנמשך לרוב כמה שעות.
א. צילום רגיל
כיום ישנן מספר שיטות לצילום רגיל, כלהלן:
- צילום כל החלקה באמצעות עשרות ואף מאות תמונות מגובה של עשרות מטרים, לרוב במסלול מוגדר מראש ובצורה אוטומטית. כל התמונות המצולמות יחוברו לתמונת מוזאיקה אחת.
- צילום אזורי עניין בחלקה לפי מסלול שהוגדר מראש או על בסיס ניתוח דימותי לוויין, לרוב בגובה נמוך של מטרים אחדים מעל הגידול.
- צילום מכמה זוויות ליצירת מודל תלת-ממדי (תמונה 1).
- מספר צילומים בודדים המכילים את מרבית שטח החלקה (תמונה 2).
כיום שימוש בתחום הנראה הוא הנפוץ ביותר, הודות לעלות הרחפנים, לנוחות השימוש ברחפן ובתוצריו ולרזולוציה המרחבית הגבוהה. עלות רחפן עם מצלמה רגילה מסתכמת בכמה אלפי שקלים, כשרוב המצלמות בעלות MP12-48 וזמן טיסה של עד 40 דקות. חלק מהרחפנים הללו מצוידים בחיישני קרבה למניעת התנגשות בעצמים. באמצעות הצילום ניתן לזהות שונות בחלקה, העשויה לנבוע מבעיות עשבייה, השקיה, מחלות וגורמים נוספים.
כיום ישנם אלגוריתמים שונים שניתן 'להריץ' על המוזאיקה, וביכולתם לנתח את המידע המתקבל ולסמן אזורים בעייתיים, לספור צמחים (תמונה 3), ליצור מפת גובה ועוד.
ב. צילום מולטי ספקטרלי
צילום זה מבוסס על מצלמה בעלת 6-3 תדרים, כאשר בדרך כלל אחד מהם נמצא בתחום האינפרא אדום הקרוב, שנקרא גם NIR, תחום אשר לא נראה בעין האנושית. בעזרת שימוש בתדרים השונים ניתן לקבל מדדי צימוח, שהמוכר בהם הוא NDVI (Normalized difference vegetation index), הנמצא בשימוש נרחב באמצעות לוויינים. מדד NDVI נחשב כלי אמין להערכת רמת הצימוח בחלקה ורמת הכלורופיל.
היתרון המרכזי בשימוש במדדי צימוח שונים מרחפן הוא גודל הפיקסל. בלוויין הפיקסלים הם לרוב 10-3 מטרים, המקנים הבנה חלקית של עוצמת הצימוח בשטח ואינם נותנים מענה מספיק טוב להבנת סיבת השונות, והם אף פחות נפוצים במטעים ובחלקות קטנות, אולם השימוש ברחפן עשוי לאפשר הבנה טובה יותר של מצב כל צמח וצמח ולהשוות ביניהם באופן אובייקטיבי.
עלות רחפן עם מצלמה מולטי-ספקטרלית היא אלפי ש"ח עד עשרות אלפי ש"ח. בחלק מהרחפנים מותקנת מראש מצלמה, ובחלק מהם ניתן להתקינה בשלב מאוחר יותר.
כמות הפיקסלים היא בערך 2-4MP לכל תדר, בהשוואה ל-12-48MP במצלמה רגילה.
ג. צילום תרמי
מתבסס על צילום בערוץ האינפרא אדום שאינו נראה בעין רגילה. בעזרת הצילום ניתן לזהות הבדלים בטמפרטורות. השימוש העיקרי בצילום התרמי הוא לשם זיהוי תקלות בהשקיה (תמונה 6). ביחס לצילום הרגיל ובתחום האינפרא אדום הקרוב – NIR, הרזולוציה המרחבית של הצילום התרמי נמוכה יותר. בנוסף לכך, המצלמות התרמיות הזולות חסרות דיוק רדיומטרי, וכתוצאה מכך ההבדלים בתמונה אינם ניתנים תמיד לייחוס לאנומליות אמיתיות בשטח.
עלות רחפן עם מצלמה רגילה ותרמית פשוטה מסתכמת בעשרות אלפי ש"ח. לעומת זאת, במחקרים חקלאיים משתמשים במצלמות מקצועיות, שמחירן גבוה מ- 80,000 ₪, וברחפנים איכותיים יותר שעלותם 30,000 ₪.
טבלה לסיכום ההבדלים בין הרחפנים
רגיל / RGB מולטי ספקטרלי NDVI תרמי Thermal גודל הפיקסל (איכות) גבוה בינוני נמוך מחיר הרחפן 2,000 + 10,000 + 15,000 + זיהוי תקלות השקיה בינוני בינוני גבוה זיהוי כתמי עשבייה גבוה גבוה נמוך זיהוי מחלות ומזיקים מתאים לא מתאים לא מתאים ספירת עומד צמחים/ירקות מתאים לא מתאים לא מתאים מידול תלת-ממדי 3D מתאים לא מתאים לא מתאים צורך בעיבוד מתקדם מעט הרבה מעט הבנה מיידית של הצילום גבוהה נמוכה, נדרש עיבוד בינונית
לסיכום, השימוש ברחפנים נמצא כיום במגמת התפתחות והתקדמות, וכבר עתה ניתן להשתמש באלגוריתמים לזיהוי מזיקים ומחלות בעזרת הרחפנים.
אני מאמין שהשימוש ברחפנים ילך ויתרחב בחקלאות, הן על ידי נותני השירות והן על ידי החקלאים, שיבצעו עיבוד בעצמם ויפענחו את התוצאות באמצעות שירותים שונים, שיהוו בסיס להחלטות בדבר השקיה, ריסוס ופעולות נוספות.
האמור לעיל הינו בגדר עצה מקצועית בלבד ואינו מהווה חוות דעת מומחה לצורך הצגה כראיה בהליך משפטי. על מקבל העצה לנהוג מנהג זהירות, ושימוש או הסתמכות על המידע המופיע לעיל הינו באחריות מקבל העצה בלבד.
אין להעתיק, להפיץ או להשתמש במסמך זה או בחלקים ממנו לצורך הליך משפטי כלשהו, ללא אישור מראש ובכתב של החתום.
