Drooniteknologia ympäristöviisaassa viljelyssä

Droonit eli miehittämättömät ilma-alukset ja kuvauskopterit ovat lisääntyneet ja kehittyneet vuosi vuodelta. Tietoa peltojen ja niiden ympäristöjen tilasta tarvitaan käytännön toimien suunnittelussa. Yksi keskeinen tavoite on parantaa ja lisätä pellon kasvipeitteisyyttä, joka samalla vähentää ilmasto- ja vesistöpäästöjä. Lisäksi voidaan havainnoida muun muassa luonnon monimuotoisuuskohteita ja etsiä pellon ongelmakohtia.

Myös droonien hintakehitys on mahdollistanut droonien käyttöä tilatasollakin erilaisessa maatalouden ja ympäristön havainnoinnissa. Suurten datamäärien käsittelyä kehitetään tekoälyn ja konenäön avulla.

Tietoa peltojen ja niiden ympäristöjen tilasta tarvitaan käytännön toimien suunnittelussa ja täsmäviljelyssä. Asia liittyy myös parhaillaan käynnissä oleviin tulevan EU-kauden neuvotteluihin. Maataloudessa käydään parasta aikaa vilkasta keskustelua ilmasto- ja ympäristöviisaan viljelyn keinoista. Maatalouden rahoituksesta vähintään 30 prosenttia käytetään jatkossa ympäristö- ja ilmastotoimiin, joiden pohjaksi tarvitaan tietoa sekä suunnitteluun että käytännön toimiin.

Kasvipeitteisyyden, ongelmakohtien ja monimuotoisuuden havainnointia

Yksi keskeinen tavoite on parantaa ja lisätä pellon kasvipeitteisyyttä, joka samalla vähentää ilmasto- ja vesistöpäästöjä. Tämä tukee myös viljelijän taloudellista tulosta, koska peltolohkojen kasvittumattomat laikut eivät tuota. Aukkoiset kohdat johtuvat usein huonosta maan kasvukunnosta, ravinne- tai vesiongelmista tai painanteista, joten ne kohdat on tärkeää saada kartoitettua viljely- ja parannustoimia varten.

Droonit sopivat hyvin juuri tarkempaan viljelytoimien täsmentämiseen, kun taas satelliittikuvista saadaan hyvä yleiskuva laajoille alueille. Ilmakuvat ovat myös erinomainen apuväline koko maatilaa koskevien luonnonarvojen ja ekologisten käytävien huomioimisessa ja suunnittelussa.

Rikat ja vieraskasvit kuriin paikallistamalla

Droonilla voidaan etsiä keinoja myös muihin viljelyn ongelmiin, kuten rikkakasvien tai vieraskasvien esiintymiin. Vieraskasvien tunnistusta ja paikannusta drooneilla testattiin Oulussa kesällä 2019 ProAgria Oulun, SYKEn ja OAMKin hankkeissa yhdessä paikallisten drooniyrittäjien laitteistoilla ja avulla.

Tiedot käsiteltiin konenäköön perustuvalla ohjelmalla, jonka avulla poistettavat kasvit tai kasviesiintymät saatiin kartalle. Näin torjuntatoimia voidaan kohdentaa ja minimoida. Konenäkö mahdollistaa suuren kuvamäärän käsittelyn Tätä menetelmää kehitetään edelleen, ja toivon mukaan helppokäyttöinen sovellus saadaan yleisempään käyttöön.

Kokeilua ja testausta siikajokisella
maatilalla ja perinnebiotoopilla

Siikajokisen Antroma Oy:n Antti Mäkisen ja Anna Widnäsin maatilan pellolla testattiin vuonna 2020 syysviljakasvuston laikkukohtien paikantamista droonin avulla Ympäristöviisas viljelijä -hankkeen ja OAMKin yhteistyönä. Tilalla on myös oma drooni, jota tila on itse käyttänyt muun muassa laajojen merenrantojen perinnebiotoopeilla eläinten valvonnassa.

Antroma Oy tuottaa naudanlihaa ja harjoittaa koneurakointia. Omaa peltoa on noin 330 hehtaaria ja vuokrapeltoa noin 270 hehtaaria. Omat pellot sijaitsevat 10 kilometrin säteellä tilakeskuksesta. Vuokrapelloista kauimmaiset ovat noin 40 kilometrin päässä. Tilalla on merenrantalaitumia perinnebiotooppisopimuksina laidunnuksessa 200 hehtaaria.

Droonit ovat erinomainen apu myös karjan havainnoinnissa laitumella sekä sillä voi seurata ja suunnitella myös perinnebiotoopin kasvuston kehitystä ja hoitoa. Perinnebiotooppien hoito saikin juuri tätä tekstiä kirjoitettaessa hienon tunnustuksen, kun koko Perämeren alueen hoidossa oleva rantaniittykokonaisuus valittiin 4.11.2020 parhaaksi maisemahankkeeksi ja edustamaan Suomea Euroopan neuvoston kansainväliseen kilpailuun.

Antroma Oy:n rantalaitumet ovat hieno ja hyvin hoidettu osa tätä kokonaisuutta. Droonien käyttö maatilan havainnoinnissa kiinnostaa ja on tarpeen näin suuren tilalla sekä pelloilla että perinnebiotoopeilla.

Antroma Oy:n laiduneläimet perinnebiotoopilla. Antti Mäkinen on käyttänyt omaa drooniaan eläinten valvonnassa laajoilla alueilla, ja myös kasvuston kehitystä voidaan tarkastella. Antroma Oy:n maisemalaitumet ovat esimerkillinen osa palkittua Perämeren maisemahoitotyötä. Vuonna 1995 alkanut ja edelleen jatkuva Perämeren rantaniittyjen hoitohankekokonaisuus lähtee Suomen edustajana tavoittelemaan Euroopan neuvoston maisemapalkintoa, joka myönnetään ensi vuonna 2021. Kuva: Pohjois-Pohjanmaan ELY-keskus

Droonista tieto traktoriin ja peltoon

OAMKin erikoistutkija Mikko Posio teki Antroma Oy:n syysviljalohkosta kaksi fotogrammetristamallia. Mallit tehtiin lohkoista otetuista ilmakuvista, joiden tarkkuutta parannettiin maahan merkityillä viidellä signalointipisteellä. Kuvaukset tehtiin kesä- ja syyskuussa 2020. Niissä käytettiin 20 megapikselin kameralla varustettua droonia ja lentokorkeus oli 100 metriä maanpinnasta.

Kuvista ja mallista näkyy kasvupeitteisyyden ja maalajien vaihtelu lohkolla. Fotogrammetrisesta mallista tehtiin korkeusmalli. Sen laskentaa vaikeutti lohkojen maalajien vaihtelu voimakkaasti hyvin vaaleasta tummempaan. Fotogrammetriassa käytetty laskentaohjelma tulkitsi virheellisesti erivärisiä maalajeja, jonka takia korkeusmalli seuraa maalajien värien vaihtelua.

Mikäli pelloista halutaan tarkempia korkeusmalleja, täytyy kuvattaville lohkoille laittaa enemmän signaalipisteitä. Jatkossa tutkitaan myös RTK-paikannusta ja sen vaikutusta luotavien mallien tarkkuuteen.

Seuraava vaihe olisi viedä mallit traktorin ajo-opastinlaitteisiin ja sitä kautta pellolla tehtäviin toimenpiteisiin kuten paikkauskylvöihin. Myös lanaukseen liittyvä maasiirtojen tilavuuksien määrittäminen voisi onnistua mallien avulla. Niiden antamaa tietoa voitaisiin käyttää myös muissa töissä, kuten paikantamaan maanäytteen koneellista ottamispaikkaa.

Fotogrammetristamallista luotu korkeusmalli. Kuva: Mikko Posio ja Toni Sankari.

Ympäristötaide Tyrnävällä havainnollisti paikkatiedon siirtämistä

Mielenkiintoinen ja havainnollistava esimerkki paikkatiedon siirtämisestä traktorin ohjaimiin ja peltoon ovat Tyrnävällä toteutetut ympäristötaidekuviot pellolla. Jo vuonna 2015 viljanviljelijä Ilkka Matinolli toteutti traktorilla peltoon hevoshahmon ja seuraavana vuonna viirupöllön. Vuonna 2018 vuorossa oli oikeudenmukaisen ruokaketjun tunnus ja kannanotto.

Kuvioita ja kirjaimia peltoon syntyi lautasmuokkaimella ja Valtra-traktorin Trimble ajo-opastimella. Kuviot näkyivät Oulun lentokonereitille, mutta lentokonematkustamisen sijaan tätä taidemuotoa voi ihailla myös droonilennokkien ottamista ilmakuvista.

Tämä hauska esimerkki havainnollistaa, miten tarkasti havainnoitu tieto ja suunnitelmat saadaan siirrettyä traktorin ajo-ohjaimen avulla tarkasti pellolla tehtäviin viljelytoimenpiteisiin. Siten sama tekniikka sopii hyvin ilmastoviisaaseen ja täsmäviljelyyn.

Matinollin tilalla menetelmää on käytetty myös viljelyssä vuosina 2019 ja 2020. Kyseessä oli useasta eri osasta yhdistetty lohko, jonka kasvuolosuhteet siksi vaihtelivat. Kasvuston erot ja rajakohdat syötettiin ilmakuvasta traktorin ajo-opastimeen. Näin tieto saatiin automaattisesti ja tarkasti rajattua kasvunsääteen levitykseen. Ympäristö ja talous hyötyvät: ainetta voi säästyä jopa 20prosenttia, kun sitä ei tarvitse levittää koko lohkolle. Menetelmää on mahdollista hyödyntää myös muissa viljelytoimissa.

Lisää Matinollin taideteoksesta:
Viljelijän ja taiteilijan yhteistyö poiki harvinaista peltotaidetta
Tyrnäväläisviljelijältä jälleen taiteellinen kannanotto: Muokkasi peltoon jättimäisen aihetunnisteen reilun ruokaketjun puolesta

Teksti:

Taimi MahosenahoLue lisää
Taimi Mahosenaho, maisema- ja ympäristöasiantuntija
ProAgria Oulu, Oulun Maa- ja kotitalousnaiset