کشاورزی مدرن امروزه یکی از ارکان‌های اصلی در توسعه اقتصادی هر کشور به شمار می‌آید.

 از طرفی کشورهای در حال توسعه به بخش کشاورزی، تولیدات مواد غذایی و حفظ منابع آن توجه ویژه‌ای دارند و ضمن تلاش برای گسترش تولیدات کشاورزی، در تلاش می‌باشند تا این حوزه را با فناوری‌­ها و تکنولوژی‌های پیشرفته و کاربردی آمیخته سازند؛ بنابراین این قضیه تولید محصولات کشاورزی بهینه، مدیریت زمین‌های کشاورزی و داشتن داده‌های قابل اطمینان را ایجاب می‌کند.

 این نیاز مهم منجر به بروز کشاورزی دقیق یا به عبارتی کشاورزی مدرن می­شود.

 یک دانشمند کشاورزی آمریکایی به نام نورمن ارنست بورلاگ در سال 2009 لقب “پدر کشاورزی مدرن” و “پدر انقلاب سبز” را  به خود اختصاص داد و هم‌چنین با توجه به فعالیت‌هایش در این زمینه، برنده جایزه صلح  نوبل سال 1970 شد.

کشاورزی مدرن رویکردی نوین و در حال تحول  توسعه در شیوه‌های کشاورزی می‌باشد که به کشاورزان کمک می‌کند تا بهره‌وری محصولات را افزایش دهند و منابع طبیعی از قبیل آب، زمین منابع غذایی و غیره حفظ نماید.

کشاورزی نوین می‌تواند شامل لایه‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری متصل به هم باشد که با هدف بهینه‌سازی فرآیندهای حوزه کشاورزی و بهره‌برداری مؤثر از فضای سبز، زمین‌های کشاورزی و هم‌چنین افزایش بهره‌وری از آب پدید آمده است.

 کشاورزی مدرن می‌تواند نقش مهمی در تأمین مواد غذایی و حفظ منابع آن داشته باشد.

به طور کلی با استفاده از فناوری هوش مصنوعی و به وسیله الگوریتم‌های موجود، می‌توان اطلاعاتی کاربردی و با ارزشمندی را از زمین‌های کشاورزی استخراج نمود و با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و به کارگیری دانش روز در عرصه کشاورزی، شیوه‌ای نوین را در آن پیاده‌سازی نمود.

 کشاورزی مدرن رویکردی در حال توسعه و تحول می‌باشد که با افزایش بهره‌وری تولید و حفظ منابع تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر مانند آب، خاک، انرژی و غیره می‌شود.

هم‌چنین به شیوه‌ای نوین از کشت، نگه‌داری و برداشت محصولات در صنعت کشاورزی، کشاورزی هوشمند گفته می‌شود که مبتنی بر تکنولوژی و هوشمندسازی فرآیندهای آن می‌باشد.

اگر خودکار بودن این فرآیند در تصمیم‌گیری‌ها اتفاق بیافتد، به آن کشاورزی هوشمند گفته می‌شود و اگر در مورد سیستم‌های سنجش از راه دور پیاده‌سازی شود، اتوماسیون نامیده می‌شود.

سنجش از دور چیست؟

در تکنولوژی سنجش از دور، یک سنجنده بدون تماس مستقیم با سطح زمین و محصولات، داده‌های مربوط به زمین‌های کشاورزی را به دست می‌آورد و اطلاعات حاصل  با استفاده از سیستم‌های پردازش و نرم‌افزارها، تحلیل و کارشناسی می‌شود.

 درنهایت به نقشه‌های کاربردی و کم هزینه برای استفاده کشاورزان تبدیل می‌شود.

 با به کارگیری فناوری سنجش از دور و با استفاده از تصویربرداری ماهواره‌ای می‌توان اطلاعات مفیدی را از زمین‌های کشاورزی استخراج نمود.  

در سال 1972برای اولین بار در ایالات متحده آمریکا، با پرتاب ماهواره لندست، فناوری سنجش از دور آغاز گشت.

ماهواره‌ها چگونه به هوشمندسازی کشاورزی کمک می‌کنند؟

با توجه به رشد چشم‌گیر جمعیت، بهرهگیری از روش‌های مختلف علمی به منظور حفظ منابع غذایی و  افزایش آن، حائز اهمیت گشته است.

امروزه در حوزه کشاورزی استفاده از روش‌ها و تکنیک‌هایی از قبیل سنجش از دور، تصاویر ماهواره‌ای و GIS در مراحل کاشت، داشت و برداشت، تأثیر به سزایی در کاهش هزینه‌های تولید، حفظ منابع غذایی و افزایش آن داشته است.

هم‌چنین با به کارگیری کشاورزی دقیق می‌توان کیفیت محصولات کاشته شده را ارتقاء بخشید.

با به کارگیری این تصاویر در پایش زمین‌های کشاورزی، دیگر نیازی به حضور میدانی کشاورزان بر سر زمین‌هایشان نیست؛ زیرا هیچ قسمتی از زمین، از دید تصاویر ماهواره‌ای دور نمی‌ماند و می‌توان با کمک آن زمین‌های کشاورزی را پایش و اطلاعات حاصل از آن را در بازه‌های زمانی متفاوت ذخیره نمود؛ به طور کلی کشاورزان می‌توانند با استفاده از این دانش، زمین‌های خود را از راه دور به صورت دقیق‌تر و با صرف هزینه‌های کم‌تر مدیریت نمایند.

به طور کلی به مهارت و دانش جمع‌آوری اطلاعات از اشیاء روی سطح زمین، به صورت غیر مستقیم و به وسیله سنجنده، سنجش از راه دور گفته می‌شود.

 خروجی در مرحله اولیه توسط هر سنجنده، تنها یک تصویر است و  هر ماهواره معمولاً دارای چندین سنجنده می‌باشد که توسط آن‌ها کار تصویربرداری انجام می‌شود.

 پایش وضعیت زمین‌های کشاورزی با به کارگیری تصاویر ماهواره‌ای شامل اندازه‌گیری و ثبت انرژی بازتابی از جنس امواج الکترومغناطیسی، از سطح زمین و جو پیرامون آن و از مکانی (نقطه‌ای) بالاتر از سطح زمین است.

در واقع در این فناوری با استفاده از تصاویر اخذ شده از فراز سطح زمین و دریاها با استفاده از بخش‌های مختلف پرتوهای بازتابی الکترومغناطیسی، می‌توان به تحلیل و پردازش داده‌های حاصل از آن در صنعت کشاورزی پرداخت.

سنجش از دور از انرژی الکترومغناطیسی بهره می‌گیرد که قوی‌ترین منبع تولیدکننده آن  خورشید می‌باشد و این انرژی را در تمام طول موج‌ها تابش می‌کند.

به طور کلی زمانی که انرژی مغناطیسی به زمین برخورد می‌کند، بخشی از آن منعکس و بخشی دیگر جذب می‌شود.

 در حالت معمول انرژی جذب شده به مرور زمان به صورت انرژی حرارتی تابش می‌گردد.

در نهایت مقدار انرژی الکترومغناطیس منعکس و یا تابش شده، اندازه‌گیری می‌شود و با منحنی‌های بازتاب طیفی مواد مقایسه می‌گردد.

بنابراین با به کارگیری این تکنولوژی می‌توان اطلاعات مناسبی را از سطح خشکی‌ها و سطح دریاها به صورت قابل نمایش و قابل پردازش در قالب نمودار به دست آورد و ذخیره نمود.

کاربرد سنجش از راه دور در کشاورزی مدرن چیست؟

با به کارگیری این تکنولوژی در حال توسعه و ساخت دست بشر، می‌توان پارامترهایی از قبیل تغییرات دما، جنس، پوشش گیاهی، نوع کاربری و بسیاری از اطلاعات ارزنده­ دیگر را از سطح زمین به وسیله داده‌های دریافتی از ماهوراه‌ها استخراج نمود.

 فناوری سنجش از دور یکی از ارکان مهم و اصلی کشاورزی مدرن به شمار می‌آید و همواره در حال تکامل و توسعه توسط محققان می‌باشد.

از کاربردهای سنجش از دور در صنعت کشاورزی، می‌توان به پیش‌بینی تولید و میزان عملکرد محصول مورد انتظار در یک منطقه مشخص شده، اشاره نمود.

هم‌چنین می‌توان میزان برداشت آن محصول را نیز تعیین نمود. در واقع تصاویر دریافت شده از ماهواره‌ها، مقدار تولیدی یک محصول مشخص را در بازه زمانی تعیین شده، برای زمین کشاورزی مورد نظر پیش‌بینی می‌کنند.

 سنجش از دور نقش مهمی در شناسایی محصولاتی که دارای آفت یا هر نوع بیماری هستند و به اصطلاح ویژگی‌های مبهمی را از خود نشان می‌دهند، ایفا می‌کند.

زیرا با تشخیص زود هنگام این آشفتگی‌ها و با تحلیل داده‌های حاصل از تصاویر می‌توان در زمان درست، از وارد شدن آسیب‌های جدی و جبران‌ناپذیر جلوگیری نمود.

در واقع به کارگیری این تکنولوژی در زمینه ارزیابی وضعیت و تشخیص تنش گیاهان نیز کاربرد دارد.

هم‌چنین  کشاورزان می‌توانند از آن برای مشاهده­ عوامل مختلف از جمله الگوهای آب و هوا برای پیش­ بینی فصل کاشت و برداشت هر محصول استفاده کنند و این گونه سبک کشاورزی خود را به حالت مدرن تغییر ماهیت دهند.

سنجش از دور فناوری و دانشی است که اندازه‌گیری رطوبت خاک و شناسایی نوع خاک را امکان‌پذیر نموده است و از این رو نوع محصولی که قابلیت رشد در خاک مربوطه را دارد، مشخص می‌نماید.

هم‌چنین برآورد کیفیت محصول و میزان عملکرد محصول در زمین‌های کشاورزی از جمله قابلیت‌هایی می‌باشد که این فناوری فراهم نموده است.

به طور کلی کشاورزان و مهندسان کشاورزی، با استفاده ازاین تکنولوژی، به نقشه‌های زمین‌های کشاورزی دسترسی می‌یابند و تحلیل‌ها و آنالیزهای مربوطه را دریافت می‌کنند.

از جمله کاربردهای دیگر آن می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• پایش تغییرات کاربری اراضی، تغییر پوشش زمین و تهیه نقشه‌های مقایسه ای زمین ها در طول زمان
• پایش میزان رطوبت موجود در گیاهان و شناسایی محدوده‌های دارای تنش آبی
• پایش خسارت فیزیکی (ناشی از سیل، سرمازدگی، شیوع بیماری و خشکسالی)
• بررسی تاریخچه زمین در فصل‌های زراعی گذشته برای تناوب کاشت و شناسایی نقاط قوت و ضعف زمین
• تهیه انواع نقشه‌های مقایسه‌ای زمین در هفته جاری و هفته‌های قبل
• تخمین عملکرد و میزان تولید محصولات زراعی استراتژیک قبل از برداشت
• تعیین تاریخ برداشت بهینه برای رسیدن به بالاترین عملکرد
• بررسی ظرفیت استفاده (کشت) شده از زمین نسبت به کل ظرفیت زمین
• مطالعات سطحی و بافت خاک به وسیله تصاویر ماهواره‌ای
• محاسبه نرخ متغیر کود و سم مورد نیاز مزرعه جهت بهینه سازی مصرف نهاده ها
• پایش به موقع و سریع خصوصیات مورفوفیزیولوژی گیاهان به منظور مدیریت بهتر مزرعه
• تعیین تراکم کاشت و درصد پوشش مزرعه
• مقایسه وضعیت گیاهان مزرعه نسبت به استاندارد موجود و اعلام هشدار نقاط ضعیف

مزیت به کارگیری سنجش از دور و تصاویر ماهواره‌ای:

• از جمله مزایای به کارگیری اطلاعات ماهواره‌ای نسبت به سایر منابع و روش‌های اطلاعاتی، پوشش تکراری آن‌ها از نواحی معین با فاصله زمانی مشخص است.

در واقع با مقایسه تصاویر ماهواره‌ای حاصل از یک زمین مشخص در بازه‌های زمانی مختلف می‌توان تغییرات داده‌های حاصل از آن را با یکدیگر مقایسه نمود و این تغییرات را در قالب نمودار، جدول و تصاویر قابل فهم در اختیار کشاورزان قرار داد.

• به طور کلی کشتیار با به کارگیری فناوری سنجش از دور و با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، کشاورزان را در تولید محصولات بیشتر، مدیریت زمین‌های کشاورزی و بهینه‌سازی هزینه‌هایشان کمک می‌نماید.
• هم‌چنین بسیاری از آسیب‌هایی که به گیاهان وارد می‌شود، با چشم انسان در زمان درست تشخیص داده نمی‌شود و این چالش یکی دیگر از مشکلاتی است که کشاورزان با آن رو به رو هستند ؛ در صورتی که تصاویر ماهواره‌ای می‌توانند این مشکلات را بسیار زودتر از چشم انسان تشخیص دهند و به کشاورزان اطلاع‌رسانی نمایند.

 علت این موضوع توانایی تشخیص طول موج‌های متفاوت است که با چشم انسان قابل مشاهده نمی‌باشد. هم‌چنین کشاورزان می‌توانند، نقشه­‌های مناطقی را که احتمالاً به دلیل سیل آسیب دیده‌ اند و مناطقی که زهکشی مناسب ندارند، را شناسایی کنند.

• به کارگیری از این تصاویر می‌تواند اطلاعات دقیق و کاملی را از محصولات کشاورزی در اختیار کشاورزان قرار ‌دهد.

 در واقع استفاده از این اطلاعات می‌تواند در عملکرد کشاورز در بخش‌های کاشت بذر، کوددهی، سم‌پاشی، آبیاری و دیگر نهاده­‌های کشاورزی تأثیرگذار باشد.

• هم‌چنین اطلاعات کاربردی زیادی مانند نقشه سلامت پوشش گیاهی با دقت بالا، نیاز آبی محصولات، داده‌های هواشناسی، تاریخچه زمین، نقشه رطوبت، تراکم پوشش گیاهی، دمای سطح خاک، هشدارها و توصیه‌ها با به کارگیری این تکنولوژی و فناوری روز حاصل می‌شود.

 این اطلاعات برای پیش­ بینی عملکرد محصولات و افزایش این میزان، بسیار ضروری است.

اطلاعات تصاویر ماهواره­ای در تهیه نقشه‌های مربوط به کیفیت و وضعیت محصولات زمین، در شرایط آب و هوایی متفاوت، به عنوان یک ابزار مدیریتی قوی به کار برده می‌شود.

 در نهایت استفاده از سیستم مدیریت زمین‌های کشاورزی با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، هزینه‌های جاری کشاورزان را تا حد امکان کاهش می‌دهد.

تفاوت کشاورزی سنتی و کشاورزی مدرن چیست؟

برای پاسخ به این سوال ابتدا می‌بایست برای دو موضوع کشاورزی سنتی و کشاورزی مدرن دو تعریف جداگانه بیان نمود.

به طور کلی افزایش جمعیت و محدود شدن منابع غذایی سبب شده است تا کشاورزی سنتی را به سمت کشاورزی هوشمند و مدرن سوق داده شود.

 در کشاورزی سنتی، کشاورزان با استفاده از داده‌های تجربی خود محصولات را پرورش می‌دهند؛ بنابراین اطلاعات کامل و دقیقی از زمان کاشت، برداشت، کوددهی، سم‌‌پاشی، آبیاری، سبزینگی و سایر داده‌های ضروری گیاه ندارند.

در صورتی که امروزه کشاورزان با به کارگیری کشاورزی مدرن و هوشمند در مدیریت زمین‌های خود، می‌توانند اطلاعات دقیقی را از زمان درست آبیاری محصولات، کاشت، برداشت، سلامت گیاه و … را با استفاده از تحلیل تصاویر ماهواره‌ای به دست آوردند.

 به عنوان نمونه برای آبیاری محصولات ممکن است همه بخش‌های زمین نیاز به آبیاری نداشته و با استفاده از این تصاویر می‌توان تنش‌های آبی را در هر کجای زمین بررسی نمود و تنها به مکان‌هایی را آبیاری نمود که تشنه هستند!

به کارگیری کشاورزی نوین سبب شده است که کشاورزان با توجه به نقشه سلامت پوشش‌های گیاهی زمین‌های خود، از وضعیت سلامت آن‌ها با خبر شوند؛ زیرا به دلیل وسعت زمین‌های کشاورزی، بروز مشکلات در بخش سبزینگی گیاه، از چشم کشاورزان دور می‌ماند.

 هم‌چنین در روش سنتی، کشاورزان از تاریخچه زمین خود آگاه نبوده و ذخیره تمامی اطلاعات زمین، شامل اسامی محصولات کاشته شده، تاریخ کشت، تاریخ برداشت، تاریخ‌های کوددهی و… را در حافظه خود و یا به صورت دستی امکان‌پذیر نبوده است.

 در صورتی که در روش‌های هوشمند می‌توان تاریخچه زمین را وارد و در بازه‌های زمانی مختلف عملکرد زمین و میزان تولید محصولات را به یکدیگر مقایسه نمود و با مدیریت آن، تا حد ممکن این میزان را افزایش داد.

هم‌چنین در این روش با توجه به داده‌های ورودی توصیه‌هایی را در جهت رشد بهینه و نگه‌داری مناسب از محصولات خود دریافت می‌کند.

در کشاورزی پیشرفته، تصاویر ماهواره‌ای، نقشه‌هایی از قبیل رطوبت، تراکم پوشش گیاهی، دمای سطح خاک را در اختیار کشاورزان قرار می‌دهد؛ بنابراین می‌تواند محصولی را که برای زمین آن مناسب کشت می‌باشد را تشخیص دهد.

هم‌چنین داده‌های مربوط به هواشناسی می‌تواند زمان کاشت محصولات و آبیاری آن‌ها را تحت تأثیر قرار دهد.

ازآنجایی‌که کشاورزی به‌عنوان منبع اصلی درآمد نیمی از جمعیت جهان به شمار می‌آید، خسارت ناشی از آفات می‌تواند منجر به کاهش عملکرد و میزان درآمد آن‌ها می‌شود؛ بنابراین با به کارگیری رویکردی نوین در زمینه کشاورزی می‌توان هشدارهایی را به منظور جلوگیری از وارد شدن آسیب به محصولات دریافت نمود.