Szőlő-Bor
Szőlő-Bor

Földközeli és drónos távérzékelési mérések a szőlészetben

Földközeli és drónos távérzékelési mérések a szőlészetben

Agrofórum Online

A földközeli és drónos távérzékelési mérések felhasználják a térinformatika, a távérzékelési technika, valamint az új információs technológiai eszközök alkalmazását egyaránt.

A szőlőültetvények állapotáról pontos információkat kaphatunk drónos (UAV – Unmanned Aerial Vehicle), valamint földközeli növényi felvételezéseknek (növekedési erély, lombszerkezet) a vegetációs időszakban végzett vizsgálata esetén. Felméréseink során a Hajós-Bajai borvidéken – Borotán – a Cserszegi fűszeres szőlőfajtán beállított különböző művelésmódú ültetvények lombszerkezetében lévő különbségeket vizsgáltuk földközeli és légi mérésekkel. Az időigényes földi felvételezések jól korreláltak a légi mérések eredményei alapján számolt NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) térképi feldolgozással. A különböző művelésmódok produktivitásának, az előállítható bor minőségének és mennyiségének a ráfordításokkal való összefüggését tovább vizsgáljuk.

Magyarországi előzmények

A különböző földközeli és légi távérzékelési eszközök használata a precíziós mezőgazdasági termesztésben egyre elterjedtebb a termőhely, illetve a termesztett növényállomány jellemzésére egyaránt.

A szőlészetben, Magyarországon is meglehetősen gyors ütemben fejlődik ez a kutatási terület. Az Egri borvidéken már 2011-től kezdődtek térinformatikai vizsgálatok, légi felvételezések különböző dűlőkről, a Tokaji borvidéken 2016-ra készült el a borvidék egész területének georeferált ökológiai felmérése. Jelen vizsgálataink során a Hajós-Bajai borvidéken – Borotán – a Cserszegi fűszeres szőlőfajtán beállított különböző művelésmódú ültetvények lombszerkezetében lévő különbségeket jellemeztük földközeli és légi felvételezésekkel.

A földközeli és a légi felvételezések során alkalmazott módszerek

A 2016. évi vizsgálatokra a Hajós-Bajai borvidéken, a Koch Borászatnál került sor Borotán. A Vitis vinifera L. Cserszegi fűszeres fajtán, különböző sorirányú táblákban 2 féle művelésmódon nevelt szőlő lombozatának megvilágítottságát hasonlítottuk össze. A 3 m x 1 m sor- és tőtávolságú, északnyugat-délkelet, valamint északkelet-délnyugati tájolású sorokban Sylvoz-kordon és Módosított Sylvoz-kordon művelésmód (1. kép) került kialakításra háromszoros ismétlésben.

1. kép Módosított Sylvoz-kordon (bal oldali sor) és Sylvoz-kordon (jobb oldali sor) művelésmód Cserszegi fűszeres fajtánál

A Módosított Sylvoz kordon művelésnél a tulajdonos a lombozatot a hajtásnövekedés során nem fűzte be páros huzalok közé, így a hajtások függőlegesen a 3 emeleten elhelyezett egyes huzalokba kapaszkodtak felfelé, ill. a térben szabadon nőttek.

A földi mérések esetében (2016. szeptember 2.) a lombozatnak a talajfelszínére vetülő árnyék mértékét Sunfleck ceptometer (AccuPAR 80, Decagon Devices, Pullman WA 99163 USA) típusú fénymérő készülékkel (2. kép) vizsgáltuk a nap folyamán 2 óránként (8-16 óra között) a kiválasztott tőkék esetében a sortól 150, 100, 50 cm-re mindkét irányban, ill. közvetlenül a sor alatt.

2. kép Sunfleck ceptometer (AccuPAR 80, Decagon Devices, Pullman WA 99163 USA) típusú fénymérő készülék (bal oldal) és a talaj felszínén történő mérés (jobb oldal)
(Forrás: http://www.decagon.com/en/canopy/canopy-measurements/accupar-lp-80/)

A lombozat belsejében a fény minőségét, ill. spektrális összetételét hordozható spektrométerrel (Qmini, RGB Photonics GmbH, Németország) mértük (3. kép).

3. kép Hordozható spektrométer (Qmini, RGB Photonics GmbH, Németország)
(Forrás: http://www.rgb-photonics.com/products/)

A lombozat mikroklimatikus méréseihez (hőmérséklet, páratartalom, harmatpont) EasyLog EL USB-2 (Lascar Electronics, UK) típusú érzékelők kerültek felhelyezésre négy ismétlésben, a szőlő fürtzónájában (4. kép). A műszerek adatgyűjtése 5 perces időintervallumonként történt a vegetációs időszak során.

4. kép EasyLog EL USB-2 (Lascar Electronics, UK) szenzor (bal oldal) és a fürt zónában való elhelyezése (jobb oldal)
(Forrás: https://www.lascarelectronics.com/easylog-data-logger-el-usb-2/)

A légi felvételezésekre 2016. szeptember 4-én került sor UAV technikával (5. kép), melyek során két különböző kamera segítségével készültek a felvételek két felszállás alkalmával. Az első repülésnél Parrot Sequoia multispektrális kamera (6. kép) került rögzítésre pilóta nélküli repülőgépre, amely 4 különböző hullámhossz tartományban (Green, Red, RedEdge, NIR) készített felvételeket.

5. kép Merevszárnyú repülőgép (UAV) alkalmazása légi felvételezéshez

6. kép Parrot Sequoia multispektrális kamera
(Forrás: https://www.parrot.com/us/Business-solutions/parrot-sequoia#parrot-sequoia-details)

A mérés során 10 cm/pixel felbontású képek (1.2 MP) készültek 100 méteres magasságban. A második felszállás alkalmával Sony ILCE-QX1 kamerával történt a berepülés, 200 méteres magasságban 5 cm/pixel felbontásban kerültek rögzítésre a felvételek látható színek tartományában. A Parrot Sequoia multispektrális kamerával készült felvételek adatait a Pix4D szoftverrel dolgoztuk fel. Az így elkészült NDVI térképek reprezentálják a különböző tőke művelésmódok vegetációs felületét.

Jelen cikkünkben a földközeli mérések közül a lombozatnak a talajra vetülő árnyék értékeit, a drónos felvételezések közül az NDVI képet mutatjuk be. Tájékoztatásul közöljük még az egyes művelésmódon nevelt tőkék terméseredményét a kétféle sorirány estében.

A földközeli felvételezések eredményei

A földi vizsgálatok eredményeképpen az eltérő sorirányú, valamint művelésmódú Cserszegi fűszeres tőkék mellett a lombozat által megszűrt, talajfelszínre vetülő fényintenzitás értékek kerülnek bemutatásra. Az adatok matematikai statisztikai módszerrel kerültek kiértékelésre, melynek során a fényintenzitás értékeket összehasonlítottuk a két művelésmód, valamint a sorirányok esetében. A kiemelt példán (7. kép) szemléltetjük, hogy a délelőtt 10 órakor történt mérési időpontban, a Módosított Sylvoz művelésű tőkék a talaj felületére szignifikánsan nagyobb árnyékot vetnek, több levélréteg, nagyobb lombfelület jellemzi őket.

7. kép A Módosított Sylvoz művelésű tőkék a talaj felületére nagyobb árnyékot vetnek, azonban a lombozat láthatóan lazább szerkezetű (2016. 09. 02. 10 óra)

Ennél a művelésmódnál az ültetvény felületére beeső nap sugárzásból a növények többet hasznosítanak, mint a hagyományos Sylvoz művelésű tőkék (8. és 9. kép).

8. kép A fényméréseknél készült felvételek a Sylvoz és a Módosított Sylvoz művelésmódok esetében (2016. 09. 02. 8, 10, 12, 14, 16 óra)

9. kép A fényméréseknél készült felvételek a Sylvoz és a Módosított Sylvoz művelésmódok esetében (2016. 09. 02. 8, 10, 12, 14, 16 óra)

A diagramokon a Sylvoz valamint a Módosított Sylvoz művelésmódú sorok esetében ábrázoltuk a délelőtt 10 órakor történt mérés során a napsugárzásnak a talajfelszínre eső fényintenzitását, vagyis az árnyékhatást a sor közepétől mért távolságok megjelölésével. Az északnyugat-délkeleti sorirány vizsgálata során azt figyeltük meg, hogy a két művelésmód között szignifikáns különbség nincs, de a sor közepétől távolodva mindkét művelésmódú sorok szignifikánsan nagyobb árnyékot vetnek a talajra (1. ábra). Az északkelet-délnyugati sorokat tekintve igazoltuk, hogy szignifikáns különbség van a művelésmódok között (2. ábra). A 10 órás mérési eredményeknél látható, hogy a sor közepétől távolodva a Sylvoz művelésmódú sorokban szignifikánsan kisebb a talajra vetülő árnyék, mint a Módosított Sylvoz művelésűeknél.

1. ábra: A talaj felületére eső fény az északnyugat-délkeleti sorirányú múvelésmódok esetében
(2016. 09. 02. 10:00)

2. ábra: A talaj felületére eső fény az északkelet-délnyugati sorirányú múvelésmódok esetében (2016. 09. 02. 10:00)

A légi felvételek kiértékelései

A légi felvételezések UAV technikával, merevszárnyú repülőgépek alkalmazásával valósultak meg. A 10. képen a Cserszegi fűszeres ültetvény 2 különböző sorirányú Sylvoz és Módosított Sylvoz művelésmódú kezelésének NDVI képe látható.

10. kép A Koch borászatnál végzett légi felvételezések eredményei a Google earth programon megjelenített NDVI felvétel Sylvoz, ill. Módosított Sylvoz művelésmódok estében. Borota, 2016. 09.04.

Az NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) érték egy olyan dimenziómentes mérőszám, amely az adott terület vegetációs felületének nagyságát, növekedési erélyét fejezi ki. Ezt az értéket a növényzet által, a közeli infravörös (NIR) és a látható vörös (RED) sugárzási tartományokban visszavert intenzitások különbségének hányadosa adja. Az NDVI index korrelál a vizsgálati területet takaró növényzet fajlagos klorofill tartalmával is, így a különböző fenofázisokban lévő növényzet állapotát is fel tudjuk térképezni, akár több hektáros területen (11. és 12. kép).

11. kép Növények reflektanciája különböző tartományok esetében
(Forrás: http://www.droneworks.org.nz/ndvi-mapping.html nyomán)

12. kép Különböző állapotban lévő levelek reflektanciája
(Forrás: http://www.droneworks.org.nz/ndvi-mapping.html nyomán)

A vizsgálati területen található eltérő művelésmódú fajták az általunk készített NDVI térképen is jól elkülöníthetők. Mind az északkelet-délnyugat, illetve az északnyugat-délkeleti irányú soroknál láthatjuk két-két soronként az eltérő színű csíkokat (vörös és sárga), mely a Módosított Sylvoz esetében a vastagabb vörös csíkkal több levélrétegre, nagyobb lombfelületre utal (13. kép).

13. kép A Cserszegi fűszeres szőlőfajta 2 különböző sorirányú és 3 ismétlésben alkalmazott Sylvoz, ill. Módosított Sylvoz ültetvényének NDVI felvétele. Borota, 2016. 09.04. (NDVI értékek 0.62 sárga és 0.95 vörös között)

A nagyobb vegetációs felület a talajra eső napfény nagyobb %-át tudja a fotoszintézise során hasznosítani. Ez a szénhidrát többlet a termés, ill. a fás részekben elraktározott tápanyagok mennyiségének növekedésében realizálódhat. Az NDVI adatok korrelálnak a fénymérések adataival.

Az ültetvények terméseredményei

Mind a lombozat fény-árnyék mérései, mind az NDVI értékek arra utalnak, hogy a Módosított Sylvoz művelésmódú tőkék nagyobb vegetációs felülettel rendelkeznek, az egységnyi területre eső fény nagyobb részét képesek megkötni, mint a Sylvoz művelésű tőkék. E nagyobb lombfelület asszimilációs többlete a termésmennyiség növekedésében is realizálódott 2016-ban (1. táblázat).

A két művelésmód közötti különbségek további, részletes vizsgálatokat igényelnek a vegetációs időszakon belüli eltérő hajtásnövekedésüket, lombszerkezetüket, a fürtzónában uralkodó fényviszonyok minőségének, mennyiségének szezonális változását, a termés minőségét, ill. a borok összetételét illetően. Mindemellett gazdasági számítások is szükségesek ahhoz, hogy megállapítsuk melyik művelésmód, mennyi anyagi és kézimunka erő ráfordítással alkalmas a terroir legmegfelelőbb kihasználására.

Irodalom

  • Bálo Borbála; Olasz Angéla, Tóth Erika; Katona Zoltán; Deák Tamás; Bodor Péter; Burai Péter; Bisztray György Dénes. (2014): Arccal a terroir felé. Térinformatika az Egri borvidéken. Bor és Piac, 3-4. p.22-25.
  • Bálo, Borbála; Katona, Zoltán; Olasz, Angéla; Tóth, Erika; Deák, Tamás; Bodor, Péter; Burai, Péter; Majer, Petra; Váradi, Gyula; Nagy, Richárd; Bisztray, György Dénes (2014): Focus on terroir studies in the Eger wine region of Hungary. Proc. of the Xth International Terroir Congress (Ed. Bálo et al. by PALATIA Ltd.) Vol. (1) 46-52.
  • Bareth Georg, Aasen Helge, Bendig Juliane, Gnyp Leon Martin, Bolten Andreas, Jung András, Michels René, SoukkaMäki Ulm & Jussi, Oulu (2015): Low-weight and UAV-based Hyperspectral Full-frame Cameras for Monitoring Crops: Spectral Comparison with Portable Spectroradiometer Measurements
  • Dokoozlian, Nick, L.; Kliewer, Waletr Mark (1995): The Light Environment Within Grapevine Canopies. I. Description and Seasonal Changes During Fruit Development. Am J Enol Vitic. 46: 209-218.
  • Lukácsy, György; Tombor, András; Goreczky, Gergely; Nagy, László; Szabó, József; László, Péter; Burai, Péter; Bekő, László; Jung, András; Kristóf, Dániel; Bisztray, György Dénes; Bálo, Borbála (2014): Evaluation of state of vineyards and characterization of vineyard sites of the integrated area of Tokaj Kereskedőház ltd. in Tokaj region. Proc. of the Xth International Terroir Congress, Vol. (1) 22-28.
  • https://uavsystemsinternational.com/product/3d-robotics-aero-m/
  • http://ventustech.hu/uj-generacios-repulogepeink-berepulese/
  • http://uav-rpas.blog.hu/2015/03/04/adatfeldolgozas_dronok_mezogazdasagi_alkalmazasahoz
  • http://agrielectronics.blogspot.hu/2013/10/portable-crop-health-sensor.html?m=1
  • http://crops.extension.iastate.edu/cropnews/2016/05/choosing-right-imagery-best-management-practices-color-nir-and-ndvi-imagery
  • http://www.micasense.com/
  • http://www.c-astral.com/media/uploads/file/c-astral_2016_catalogue_ok_s.pdf
  • https://www.parrot.com/us/Business-solutions/parrot-sequoia#technicals
  • http://teo.elte.hu/minosites/ertekezes2011/kern_a.pdf

Szobonya Nikoletta, Dr. Bálo Borbála
SZIE Kertészettudományi Kar, Szőlészeti Tanszék, Budapest
Dr. Jung András
SZIE Kertészettudományi Kar, Műszaki Tanszék, Budapest
Dr. Vanek Bálint
Ventus-Tech Kft., Budaörs
Koch Csaba
Koch-Vin Kft., Borota
Dr. Ladányi Márta
SZIE Kertészettudományi Kar, Biometria és Agrárinformatika Tanszék, Budapest

A szőlőtripsz jelentősége, kártétele és a védekezés lehetőségei

2019. június 10. 13:37

A szőlőtripsz károsítására rügyfakadás után lehet számítani. Mivel tavasszal meglepetésszerűen jelentkezhet a kártétel a fiatal hajtásokon, a fakadást követően rövid időn belül megelőző védekezés lehet szükséges.

Éghajlathatások elleni védelem Dunaföldváron, csemegeszőlő-ültetvényben

2019. március 24. 04:46

Az időjárás okozta káros hatások kivédésére, tompítására a dunaföldvári családi gazdaság a takarásos csemegeszőlő-termesztés különböző technológiai elemeit alkalmazza.

A csemegeszőlő-termesztés növényvédelmi kihívásai

2019. március 23. 10:36

A csemegézés a termesztési precizitás mellett fokozottabb figyelmet, megelőző jellegű hozzáállást és kiemelt növényvédelmi szakértelmet igényel, annak ellenére, hogy azonos kórokozóktól, kártevőktől, járványoktól, időjárási nehézségektől kell évről évre megvédeni a termést, mint a borszőlő esetén.

A csemegeszőlő komplett tápanyagellátása és összefüggései (2/2.)

2019. március 23. 06:48

A csemegeszőlő esetében az összetett élettani folyamatok miatt alapvető jelentőségű a tápanyagfelvételnek megfelelő harmonikus ellátás.

Drónos növényvédelem – a jövő, vagy forrófejűek szakmaiatlan technikai sportja? – Kérdések és válaszok a dróntechnológiával kapcsolatban

2019. január 7. 08:11

Az elmúlt időszakban rengeteg kétség és kérdés merül fel a dróntechnológiával kapcsolatban, mind szakmai, mind gazdálkodói oldalról. Morva Tamás az Agrárközösség növényorvosa és növényvédelmi üzletág vezetője az alábbi írásban összegezte a leggyakoribb kérdéseket és a válaszokat.

Újgenerációs madárijesztők – madárriasztó drónok a szőlőültetvényekben

2019. április 23. 14:22

A szőlőt dézsmáló madarak távoltartására alkalmazott madárijesztőktől hosszú út vezetett a legújabb technika felhasználásáig. A drónokat 4-5 tagú flottákban használják, olyanok is kaphatók, amelyek ragadozómadár-hangot adnak ki.

Ismerd meg a tábládat madártávlatból! - Új, modern szolgáltatással jelentkezik az Agrárközösség

2018. június 12. 15:31

A speciális „monitoring drón” számos olyan adatot szolgáltat, amelyek nemcsak az eredményességet növelhetik, de a legtöbb esetben a költségeket is csökkenthetik.

Precíziós Műhely: bepillantás az Agrofil precíziós világába

2018. december 12. 07:44

A hallgatókat egy – a teljes precíziós eszköztárat felvonultató – kiállítással egybekötött konzultációra várta az Agrofil-SZMI Kft. Püskin, ahol a gyakorlatban alkalmazott és kevésbé alkalmazott technológiák teljes arzenálját mutatták be az érdeklődőknek.