A multispektrális képalkotás fejlődése

Hogyan lett a hadsereg titkos fegyveréből a gazdák mindennapi eszköze?

A multispektrális és infravörös képalkotás ma már mindennapos eszköz a mezőgazdaságban, környezetvédelemben és kutatásban. Kevesen tudják azonban, hogy a technológia gyökerei katonai fejlesztésekhez nyúlnak vissza, és jelentős fejlődésen ment keresztül, mire eljutott a gazdák napi gyakorlatába.

1930-as évek – az első kísérletek

Az infravörös filmek fejlesztése ekkor kezdődött. Elsősorban meteorológiai és laboratóriumi célokra használták őket, de a technológia még kezdetleges volt. Inkább tudományos érdekességnek számított, mint gyakorlati eszköznek.

1940-es évek – a II. világháború katonai fejlesztései

A második világháború alatt az Egyesült Államok és Németország is kísérletezett infravörös és színes infravörös filmekkel. A cél a tereptárgyak, álcahálók és hamis erdők leleplezése volt. A növényzet például erősen veri vissza a közeli infravörös sugarakat, amit a festett vászon vagy a mesterséges anyagok nem tudtak utánozni. Ezáltal a repülőgépről készült felvételeken könnyen láthatóvá vált, hol rejtőznek katonai objektumok. Ez tekinthető a multispektrális képalkotás egyik első katonai alkalmazásának.

1950–60-as évek – a hidegháború és a felderítés

A hidegháború idején a felderítő repülőgépek (például az U-2 és az SR-71 Blackbird) már infravörös és multispektrális szenzorokat is használtak. A katonai cél ekkor a csapatmozgások, bázisok, rejtett létesítmények azonosítása volt. Ugyanebben az időszakban indultak meg az első civil kutatások is, például az erdők egészségi állapotának vizsgálata.

1970-es évek – a civil áttörés: Landsat

1972-ben indult a Landsat program, az első olyan műhold, amely multispektrális kamerával volt felszerelve és civil kutatásra is használták. Ez jelentős előrelépés volt: először vált lehetővé a Föld felszínének szisztematikus, több spektrumtartományban történő vizsgálata. Az Egyesült Államok mezőgazdasági minisztériuma és kutatóintézetek a terméshozam becslésében, erdőgazdálkodásban, vízkészletek feltérképezésében alkalmazták.

1980–90-es évek – digitális szenzorok és kísérleti precíziós gazdálkodás

A számítógépek fejlődésével a digitális szenzorok adatainak feldolgozása is elérhetőbbé vált, bár még viszonylag költséges volt. A mezőgazdaságban ekkor jelent meg a precíziós gazdálkodás gondolata: hozamtérképezés, műholdas monitoring és differenciált tápanyag-kijuttatás. Az Egyesült Államokban és Kanadában már a 80-as években megkezdődtek a GPS alapú hozamtérképezési kísérletek, amelyek az első gyakorlati alkalmazásokat jelentették. Katonai vonalon a multispektrális képalkotást ekkor kombinálták hőkamerákkal és radarral, a megfigyelés pontosságának növelése érdekében.

2000-es évek – kereskedelmi műholdak és a precíziós mezőgazdálkodás gyakorlati alapjai

A 2000-es években a kereskedelmi nagyfelbontású műholdak, mint a QuickBird és a WorldView, már méteres pontosságú multispektrális adatokat szolgáltattak. Ezek lehetővé tették a gazdák számára a táblahely-specifikus elemzéseket, például a hozamtérképezést, a növények stresszhelyzetének feltérképezését és a tápanyag-szükséglet becslését. Ezzel a modern precíziós gazdálkodás gyakorlati alapjai váltak elérhetővé a nagyobb gazdaságokban.

Ezekben az években kezdtek elterjedni a hiperspektrális szenzorok első generációi is, amelyek több száz keskeny spektrális sávot rögzítenek, további finomítási lehetőséget biztosítva a termelés optimalizálásához.

2002-ben indult fejlődésnek a QGIS nyílt forráskódú térinformatikai rendszer, amely lehetővé tette a kutatók számára a térbeli adatok elemzését, hozamtérképek és távérzékelt adatok vizualizálását. Igaz, a gazdák körében ekkor még egyáltalán nem volt elterjedt.

2010-es évek – drónok forradalma

Annak ellenére, hogy már a kilencvenes években is kaphatók voltak kereskedelmi drónok, az igazi áttörés a 2010-es években következett be. Olyan cégek, mint a DJI, elérhető árú, könnyen irányítható és stabilizált drónrendszereket dobtak piacra, amelyek beépített kamerákkal, valamint kompatibilis multispektrális és más speciális szenzorokkal is felszerelhetők. Ebben az évtizedben a multispektrális szenzorok, mint például a Parrot Sequoia, a MicaSense RedEdge vagy a Sentera, elérhetővé váltak a drónokon, lehetővé téve NDVI térképek készítését, biomassza-becslést, valamint betegségek és stresszhelyzetek felismerését. Ezek az eszközök először kutatóintézetekben terjedtek el, majd a nagyobb gazdálkodók körében is népszerűvé váltak.

Ugyanebben az évtizedben indult el az Európai Unió Copernicus programja, amely a Sentinel műholdakkal biztosít nagy mennyiségű, nyíltan hozzáférhető távérzékelt adatot. Ezek az adatok a kutatók és gazdálkodók számára új lehetőségeket nyitottak a növényzet, a talaj és a vízkészletek monitorozásában.

2020-as évek – integrált drónos rendszerek a gazdák kezében

A jelen évtizedben a multispektrális technológia már a gazdák napi gyakorlatának részévé vált. A multispektrális drónok már elérhető áron, széles körben beszerezhetők lettek. Megjelentek a gyári integrációval rendelkező drónok, például a DJI Mavic 3 Multispectral vagy a Phantom 4 Multispectral. A felvételek feldolgozása ma már felhőalapú platformokon történik, mint a Pix4D Fields, DroneDeploy vagy OneSoil. Ezek a rendszerek automatikusan értelmezik az adatokat, és valós, gyakorlati döntéstámogatást nyújtanak a gazdálkodóknak a termés optimalizálásában és a költségek csökkentésében.

Összegzés

A multispektrális technológia fejlődése jól mutatja, hogyan vált egy katonai célra kifejlesztett eszköz a mindennapi gazdálkodás meghatározó elemévé.

A multispektrális drónfelvételek mára kiléptek a laborokból, és a gazdák kezében váltak mindennapi eszközzé, amely valós segítséget nyújt a termés és a költségek optimalizálásában.