Monitoring of typical field work in different soil conditions using remote sensing – a literature review and some concepts for the future

Czasopismo : Agricultural Engineering
Tytuł artykułu : Monitoring of typical field work in different soil conditions using remote sensing – a literature review and some concepts for the future

Autorzy :
Barwicki, J.
Institute of Technology and Life Sciences, Warsaw Branch, Poland, ul. Rakowiecka 32, 02-532 Warszawa, j.barwicki@itp.edu.pl,
Mazur, K.
Institute of Technology and Life Sciences, Warsaw Branch, Poland, ul. Rakowiecka 32, 02-532 Warszawa,
Wardal, W. J.
Institute of Technology and Life Sciences, Warsaw Branch, Poland, ul. Rakowiecka 32, 02-532 Warszawa,
Majchrzak, M.
Institute of Technology and Life Sciences, Warsaw Branch, Poland, ul. Rakowiecka 32, 02-532 Warszawa,
Borek, K.
Institute of Technology and Life Sciences, Warsaw Branch, Poland, ul. Rakowiecka 32, 02-532 Warszawa,
Abstrakty : The objective of the study was to analyse actual possibilities of monitoring and controling different field work such as cultivation, fertilization, harvesting with the use of remote sensing techniques. Moreover, the analysis covered utilization of different type of machinery using remote sensing systems, searching for and collection of data on soil structure in certain agricultural areas and adjusting conditions for development of digital maps. Obtaining data by the use of remote sensing methods is integrated with information concerning spatial variability of soil and plants, which comes from registered units which provide recorded changes of different parameters, having importance from the point of view application in precision agriculture. Precision agriculture guarantees not only obtaining very high and good quality yields but also limits pollution of the natural environment and reduction of production costs. Bands which cover these features can measure iron and other soil components. Thermal bands are used for determination of the stage of plants growth and also for prediction of expected yield. Some plants which are warm and the others which are cool show up difference in thermal bands. Development of precise agriculture contributes to the management of the system by controlling farm machinery during field work, monitoring biomass and crop yields, taking soil samples, dosing mineral fertilizers and pesticides, field crops measurement, monitoring animals, generation of field parcels identification, monitoring farm machinery work. Satellite systems enable obtaining information on the soil structure and different types of crops with feed plants as well.

Celem opracowania była analiza aktualnych możliwości monitorowania oraz sterowania pracą maszyn podczas uprawy, nawożenia i zbioru przy wykorzystaniu teledetekcji. Poza tym istotnym jest również badanie i zbiór danych dotyczących struktury gleby na danym obszarze dla przygotowania map cyfrowych do ogólnego wykorzystania. Ważnym jest też odpowiedni dobór sprzętu rolniczego w zależności od polowych warunków uprawy, nawożenia i zbioru. Dane uzyskane przy wykorzystaniu metod teledetekcyjnych są zintegrowane z informacją o przestrzennej zmienności warunków glebowych oraz wymaganiami roślin uprawnych i mogą służyć pomocą w planowaniu działań w rolnictwie precyzyjnym w zakresie uprawy, nawożenia i zbioru roślin. Rolnictwo precyzyjne gwarantuje pozytywny wpływ na ochronę środowiska, wzrost plonów oraz obniżenie kosztów produkcji rolnej. Wykorzystanie systemu teledetekcji umożliwia sterowanie procesem pracy maszyn rolniczych, takie jak: regulowanie dawką nawożenia pól w zależności od jakości gleb, monitorowanie wydajności roślin uprawnych, monitorowanie stanu technicznego maszyn, monitorowanie stada zwierząt hodowlanych. Systemy satelitarne dzięki programom komputerowym umożliwiają opracowanie map z aktualną strukturą gleb na danym terenie i przewidywaniem odpowiednich upraw do zastosowania, aby uzyskać wysokie plony przy niskich kosztach produkcji rolnej. Zastosowanie analizy spektrum fal odbitych od roślin uprawnych umożliwia określenie fazy dojrzałości, wielkości plonu oraz uszkodzeń roślin spowodowanych warunkami atmosferycznymi lub działaniem owadów lub dzikich zwierząt. Dotyczy to także odbicia fal elektromagnetycznych od powierzchni gleby uprawnej o różnej klasie i różnym składzie fizyko-mechanicznym.

Słowa kluczowe : teledetekcja, GPS, mapa cyfrowa, uprawa gleby, nawożenie, zbiór, remote sensing, GPS, digital maps, fertilization, harvesting, cultivation,
Wydawnictwo : Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
Rocznik : 2015
Numer : Vol. 19, No. 3
Strony : 5 – 13
Bibliografia : Anderson, G., Yang, C. (1996). Preliminary Field Results, 1995, Mapping Grain Sorghum Management Zones Using Aerial Videographer. ARS Remote Sensing Research Unit: Proceedings, The 26th Symposium on Remote Sensing of Environment, Vancouver, B.C., March 25-29, 1996.
Auburn University Annals. (2009). Headland, Alabama, USA.
Barwicki, J. (2011). Control of field crops using satellite systems, aerial photographs and teledetection. XVII International Scientific Conference, ITP, 20-22 September 2011.
Barwicki, J. (2011). General aspects and international regulations concerning soil tillage conservation from the point of view of agricultural crop production and environment protection. Institute of Technology and Life Sciences, Falenty, 7-21.
Barwicki, J., Gach, S., Ivanovs, S. (2011). Input analysis of maize harvesting and ensilaging technologies. Agronomy Research, Vol. 9, Biosystems Engineering Special Issue 1, 31-36.
Case Co. Information materials (2012).
Colwell, Robert N., (1997). History and Place of Photographic Interpretation. In Manual of Photographic Interpretation, Second Edition, American Society for Photogrammetric and Remote Sensing, 3-47.
Earl, Wheeler, Blackmore, (1997). Precision Farming – The Management of Variability, The Journal of the Institution of Agricultural Engineers, Landwards, No.4. The journal of the Institution of Agricultural Engineers.
Ivanovs, S., Barwicki, J., Gach, S. (2011). Evaluation of different technologies for preparing maize silage. Proceedings of 7-th International Research and Development Conference of Central and Eastern European Institutes of Agricultural Engineering (CEE AgEng), Minsk, 8-10 June 2011, The National Academy of Sciences of Belarus, 167-172.
NASA Geostat materials, (2010).
NASA Stennis Space Center materials, (2010).
Pierce et al., (ed.) The State of Site-Moran, M.S., Inoue, Y., and Barnes, E.M., (1997). Opportunities and Limitations for Image-Based Remote Sensing in Precision Crop Management, Remote Sens. Environ, 61, 319-346.
Searcy, Stephen W. (1997). Precision Farming: A New Approach to Crop Management, Texas Agricultural Extension Service. The Texas A&M University System, College Station, TX , USA.
Steward, B.L., Tian, L.F. (1998). Real-Time Machine Vision Weed-Sensing Presented at the 1998 ASAE Annual International Meeting. July 12-16-1998, Paper No. 983033. ASAE, 2950 Niles Road, St. Joseph, MI 49085-9659 USA.
TPI Agrisystem materials, (2011).
DOI :
Cytuj : Barwicki, J. ,Mazur, K. ,Wardal, W. J. ,Majchrzak, M. ,Borek, K. , Monitoring of typical field work in different soil conditions using remote sensing – a literature review and some concepts for the future. Agricultural Engineering Vol. 19, No. 3/2015
facebook