Drone-kuvaus maanviljelyssä hakee yhä muotoaan: esimerkiksi hukkakaura on kimurantti kuvattava

Turun yliopiston hanke hukkakauran tunnistamisesta droonien avulla osoitti, ettei pienten kasvien kopterikuvaus ole vielä riittävän kustannustehokasta kaupallistettavaksi.

Turun yliopiston biokemian laitoksen ja tulevaisuuden teknologioiden laitos käynnisti Nousiaisten ja Mynämäen alueen maanviljelijöiden kanssa maaliskuussa 2017 tutkimushankkeen, joka päättyi viime joulukuussa.

Euroopan maaseudun kehittämisen maaseuturahaston rahoittamassa tutkimuksessa pyrittiin tunnistamaan ja paikallistamineen erityisesti hukkakaura kaurapelloista. Hukkakaura on erittäin helposti leviävä rikkakasvi, joka haittaa viljakasvien viljelyä.

– Hukkakauran torjuminen kaurapellosta on työlästä, sillä jokainen hukkakaura on kitkettävä käsin. Muiden viljojen osalta voidaan tehdä ruiskutuksia, sanoo tutkimukseen osallistunut Esa Tyystjärvi.

Tyystjärvi työskentelee yliopisto-opettajana Turun yliopiston luonnontieteiden ja tekniikan tiedekunnassa.

Hukkakaura kasvaa tyypillisesti ryhminä, jolloin yhdenkin yksilön automaattinen tunnistaminen helpottaa viljelijää löytämään kasvupaikan suurellakin pellolla.

– Hukkakaura aiheuttaa viljelijöille taloudellisia tappioita, sillä lain mukaan siemenviljassa ei saa olla hukkakauraa. Muistakin pelloista hukkakaura on torjuttava, joko ruiskuttamalla tai kitkemällä, Tyystjärvi sanoo.

Tuhansittain kuvia neljän metrin korkeudesta

Kopterikuvaus osoittautui kuitenkin ennakoitua työläämmäksi projektiksi. Ilmasta kuvattua hukkakauraa ei ole helppo tunnistaa. Hukkakauran väri saattaa vaihdella, jolloin yksittäisen hukkakauran löytäminen värin perusteella ei välttämättä onnistu.

Riittävän tarkka ja hyvälaatuinen kuva hukkakaurasta tämänhetkisen teknologian kopterikameroilla tarkoitti käytännössä sitä, että viljelypellot jouduttiin kuvaamaan neljän metrin korkeudesta.

Hukkakaura pitää kitkeä kaurapellosta käsin, mikä aiheuttaa paljon työtä.

Kuvia tuli paljon jo pieneltäkin pinta-alalta ja niiden käsittely oli hidasta ja työlästä. Ensimmäisellä kaudella kertyi noin 4 600 RGB-kuvaa, joista noin 200:ssa oli löydettävissä hukkakauraa ihmissilmän tunnistamana.

– Vielä tässä vaiheessa kasvien kuvaus droonilla ei ole kustannustehokasta, toisin kuin metsätaloudessa. Suurempikokoiset puut voidaan kuvata tehokkaasti korkeammalta, Tyystjärvi sanoo.

Seuraavana kohteena rikkakasvit

Kasvien automaattista tunnistamista on tehty tähän asti pääasiassa laboratorioissa ja kasvihuoneissa, mutta hukkakaurahankkeen myötä kuvaukset tehtiin viljelyspelloilla. Luonnonoloissa hukkakauran tunnistamiseen käytettyä menetelmää jouduttiin hiomaan pitkään ennen kuin se alkoi tuottaa toivottuja tuloksia.

– Tutkimushankkeemme osoitti, että hukkakauran tunnistaminen muokatusta pellosta on mahdollista, mutta sen tunnistaminen keväällä tai suorakylvöpellosta tuskin onnistuu, Tyystjärvi sanoo.

Jatkossa tarkoitus on keskittyä kaksisirkkaisten rikkakasvien kuten ohdakkeiden, valvattien ja hierakoiden tunnistamiseen, sillä se on helpommin automatisoitavissa.

Tyystjärvi uskoo, että teknologian ja sovellusten kehittyessä myös maataloudessa päästään hyödyntämään tehokkaammin drooneja esimerkiksi peltojen täsmäviljelyssä. Droonit voivat auttaa esimerkiksi lannoituksen tai torjunta-aineiden suuntaamisessa juuri oikeille alueille.

Maatilojen data kiinnostaa tutkijoita

Datan määrä maatiloilla kasvaa ja monipuolistuu tulevaisuudessa. Se tarjoaa uusia mahdollisuuksia tutkimukseen ja sitä kautta esimerkiksi viljelyn tehostamiseen, kannattavuuden parantamiseen tai ympäristökuormituksen vähentämiseen.

– Teemme parhaillaan yhteistyötä Tampereen yliopiston kanssa. Tampereen yliopiston Mikädata-projekti kokosi maatalouden digitaalisia aineistoja yhdelle alustalle, Tyystjärvi sanoo.

Myös kansainvälistä tutkimusyhteistyötä on luvassa. Turun yliopisto järjesti vuonna 2018 Droonit Maa- ja Metsätaloudessa -kongressin, joka on saamassa jatkoa tänä vuonna.

– Kongressi herätti kansainvälistä kiinnostusta ja avasi uusia yhteyksiä. Kopterien hyödyntämistä maa- ja metsätaloudessa tutkitaan paljon ja siinä nähdään monipuolisia mahdollisuuksia.

OP sosiaalisessa mediassa