โดรนเพื่อการเกษตรเครื่องมือยกระดับประสิทธิภาพการผลิตข้าวสำหรับเกษตรยุคใหม่
2 กันยายน 2021
เทคโนโลยีโดรนกำจัดหนอนกระทู้ข้าวโพดลายจุด (Fall Armyworm)
16 กันยายน 2021

เทคโนโลยีภาพถ่ายเชิงพื้นที่จากโดรนกุญแจสำคัญสู่การเกษตรกรรมแบบแม่นยำ

ภาคการเกษตรยังคงเป็นภาคส่วนที่มีความสำคัญต่อการพัฒนาประเทศเป็นอย่างยิ่ง แม้ว่ารายได้จากภาคการเกษตรมีมูลค่าเป็นสัดส่วนประมาณ 1 ใน 10 ของ จีดีพี ไทย คิดเป็นมูลค่าทางเศรษฐกิจประมาณ 0.4 ล้านล้านบาท (ผลิตภัณฑ์มวลรวมในประเทศ Gross Domestic Product: GDP) ซึ่งร้อยละ 68 ของรายได้จากภาคการเกษตรมาจากการเพาะปลูกพืช โดยประเทศไทยมีพื้นที่เพาะปลูกทางการเกษตรประมาณ 149 ล้านไร่ (64.5% ของพื้นที่รวมทั้งประเทศ) เป็นพื้นที่ชลประทานที่มีศักยภาพ 60 ล้านไร่ มีครัวเรือนเกษตรไม่ต่ำกว่า 7 ล้านครัวเรือน นับเป็นประชากรภาคการเกษตร 38 ล้านคน (ประมาณร้อยละ 57.6 ของประชากรประเทศไทย) ฉะนั้นการเกษตรกรรมจึงเป็นสิ่งสำคัญที่หล่อเลี้ยงทั้งวิถีชีวิตของประชากร และเศรษฐกิจของประเทศ

กระทรวงเกษตรและสหกรณ์เป็นหน่วยงานหลักในการกำหนดนโยบายด้านการเกษตรของประเทศ ได้กำหนดยุทธศาสตร์เกษตรและสหกรณ์ระยะ 20 ปี (พ.ศ.2560 – 2579) เพื่อพัฒนาภาคการเกษตร ได้แก่ (1) สร้างความเข้มแข็งให้กับ เกษตรกรและสถาบันเกษตรกร (2) เพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและยกระดับมาตรฐานสินค้าเกษตร (3) เพิ่มความสามารถในการแข่งขันภาคการเกษตรด้วยเทคโนโลยีและนวัตกรรม และ(4) บริหารจัดการทรัพยากรการเกษตรและสิ่งแวดล้อมอย่างสมดุลและยั่งยืน ทั้งนี้กรมส่งเสริมการเกษตรซึ่งเป็นหน่วยงานปฏิบัติ ได้กำหนดวิสัยทัศน์ที่สอดรับกับยุทธศาสตร์กระทรวงเกษตรและสหกรณ์ โดยมุ่งส่งเสริมให้“เกษตรกรมีความเข้มแข็งมีคุณภาพชีวิตที่ดี ใช้เทคโนโลยี และนวัตกรรม และมีรายได้ที่มั่นคง”    โดยในทางปฏิบัติได้กำหนดปัจจัยหลักแห่งความสำเร็จ (Key Success Factors)  ในการดำเนินงานเพื่อให้บรรลุเป้าหมายได้แก่

1) สนับสนุนการดำเนินงานของเกษตรแปลงใหญ่ และศูนย์เรียนรู้การเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตสินค้าเกษตร (ศพก.) โดยมีการพัฒนาเทคโนโลยีและนวัตกรรมจากหน่วยงานต่างๆ เพื่อจะช่วยเพิ่มผลผลิตและลดต้นทุนในการผลิตให้แก่เกษตรกรที่เข้าร่วมโครงการเกษตรแปลงใหญ่ และเป็นแบบอย่างของการใช้นวัตกรรมการเกษตรที่สนับสนุนการพัฒนา Smart Farmer และ Young Smart Farmer ในอนาคต

2) ส่งเสริมการใช้เทคโนโลยีโดรนร่วมกับการใช้ข้อมูล GIS ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับเกษตรกรให้เข้าถึงเทคโนโลยีและนวัตกรรมการเกษตร   เพื่อการส่งเสริมระบบการเกษตรแม่นยำสูง (Precision Agriculture) เป็นรูปแบบการเกษตรใหม่ที่ใช้ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการจัดการข้อมูลมาใช้ในการบริหารจัดการพื้นที่แปลงให้มีความเหมาะสมและแม่นยำมากขึ้น ภายหลังจากที่เกษตรกรประสบความสำเร็จเกิดการยอมรับและคุ้นเคยกับการใช้โดรนเพื่อการเกษตรแล้ว เกษตรกรจะก้าวหน้าสู่ความพร้อมในการนำ Agricultural Technology และ IoT ในลักษณะอื่นๆ เข้ามาช่วยในการจัดการระบบเพาะปลูกพืชต่อไป

นอกจากการใช้โดรนเพื่อการฉีดพ่นสารกำจัดศัตรูพืชและการให้ปุ๋ยที่ได้รับการส่งเสริมให้เข้าถึงเกษตรกรและเริ่มได้รับการยอมรับจนมีจำนวนการใช้งานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วแล้ว อีกเทคโนโลยีที่เกี่ยวเนื่องกันและใช้โดรนเป็นเครื่องมือหลักในการดำเนินการคือ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีภาพถ่ายเชิงพื้นที่ด้วยกล้องมัลติสเปคตรัมสำหรับบริหารจัดการแปลงเพาะปลูก(Multispectral imaging technology in farm cultivation) ซึ่งได้รับการพัฒนาและถูกนำมาใช้ในอย่างขว้างในการทำเกษตรแม่นยำ(Precision agriculture) โดยมีหลักการคือ การถ่ายภาพที่ย่านการสะท้อนต่าง ๆของคลื่น อาทิ ย่าน 400-700 นาโนเมตร หรือ ย่านที่ตามนุษย์มองเห็น(human visible spectrum) ย่านความยาวคลื่นที่สั้นกว่าแสงสีม่วง(ultraviolet) และ ย่านความยาวคลื่นที่ยาวกว่าแสงสีแดง(infrared) ดังภาพ (a) แสดงกล้องมัลติสเปคตรัมที่รวมเซ็นเซอร์การรับภาพหลายย่านเข้าด้วยกัน และเพื่อให้ได้ภาพถ่ายเชิงพื้นที่ ก็จะนำตัวกล้องไปติดกับโดรนหรือเครื่องร่อนดังภาพ (b) เพื่อบินถ่ายภาพพื้นที่เพาะปลูก

 

(a) ส่วนประกอบของกล้องถ่ายภาพแบบมัลติสเปคตรัม(Multispectral camera)

(b) การติดตั้งกล้องมัลติสเปคตรัมกับโดรนเพื่อถ่ายภาพทางอากาศ

 

โดยข้อมูลภาพที่ได้แต่ละย่านจะนำมาประมวลผล และแสดงผลลัพธ์การประมวลภาพชนิด NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) โดยค่าดัชนีพืชพรรณ (Vegetation Index) คือค่าที่บอกถึงสัดส่วนของพืชพรรณที่ปกคลุมพื้นผิว โดยคำนวณจากการนำช่วงคลื่นที่เกี่ยวข้องกับพืชพรรณมาทำสัดส่วนซึ่งกันและกัน ส่วน NDVI เป็นการนำค่าความแตกต่างของการสะท้อนของพื้นผิว ระหว่างช่วงคลื่นใกล้อินฟราเรดกับช่วงคลื่นตามองเห็นสีแดงมาทำสัดส่วนกับค่าผลบวกของทั้งสองช่วงคลื่นเพื่อปรับให้เป็นลักษณะการกระจายแบบปกติทำให้ NDVI มีค่าอยู่ระหว่าง -1 ถึง 1 ซึ่งจะช่วยในการแปลผลได้ง่ายขึ้น กล่าวคือค่า 0 หมายถึง ไม่มีพืชพรรณใบเขียวอยู่ในพื้นที่สำรวจในขณะที่ค่า 0.8 หรือ 0.9 หมายถึง มีพวกพืชพรรณใบเขียวหนาแน่นมากในพื้นที่ดังกล่าว กรณีที่พื้นผิวมีพืชพรรณปกคลุมจะมีค่าการสะท้อนในช่วงคลื่นใกล้อินฟราเรดสูงกว่าช่วงคลื่นตามองเห็นสีแดง ทำให้ NDVI มีค่าเป็นบวกในขณะที่พื้นผิวเป็นดินจะมีค่าการสะท้อนระหว่างสองช่วงคลื่นใกล้เคียงกัน ทำให้ NDVI มีค่าใกล้เคียงกับศูนย์ส่วนกรณีที่พื้นผิวเป็นน้ำ จะมีค่าการสะท้อนในช่วงคลื่นใกล้อินฟราเรดต่ำกว่าช่วงคลื่นตามองเห็นสีแดงทำให้ NDVI มีค่าติดลบ ทั้งนี้โดยปกติค่านี้จะมีค่าอยู่ระหว่าง 0.1 ถึง 0.7 เท่านั้นโดยมีสมการดังนี้

ความแตกต่างของการสะท้อนที่พื้นผิวในช่วงคลื่นต่างๆ และการคำนวณค่า NDVI
(https://www.integraldrones.com.au/comparing-ndvi-mapping-systems/)

ค่า NDVI สามารถนำมาประยุกต์ใช้เป็นตัววิเคราะห์ ปริมาณใบในหนึ่งหน่วยพื้นที่ (Leaf area index), ปริมาณความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์ในใบพืชเพื่อบ่งบอกสุขภาพของพืช , ปริมาณมวลชีวภาพ(biomass)  ฯลฯ ทำให้เกษตรกรสามารถนำข้อมูลนี้ไปวางแผน จัดการไร่ได้เป็นต้น

นอกจากนี้วิธี Normalized Difference Vegetation Index(NDVI) ยังมีประโยชน์ในการประยุกต์ใช้กับการจัดการแปลงเพาะปลูกได้อีกหลายด้าน เช่น

1) หาความหนาแน่นของพืช
2) ให้ความแม่นยำของการติดตามแนวโน้มในการเจริญเติบโตของพืช
3) ใช้ในการควบคุมศัตรูพืชในพื้นที่ขนาดใหญ่
4) การหาค่าความชื้นในดิน
5) การเพิ่มประสิทธิภาพระยะเวลาการหมุนเวียนพืชผล
6) ตรวจสอบโรคและการระบาดของโรค
7) บริหารการให้ปุ๋ยในจุดที่ต้องการหรือจำเป็น

ภาพถ่ายแบบหลายย่านความถี่ที่ได้จากกล้อง multispectral  และเทคโนโลยีในการวิเคราะห์ภาพเมื่อนำมาใช้กับการเพาะปลูกพืชหรือการเกษตร สามารถแสดงให้เห็นถึงปัญหาที่เกิดขึ้นได้ก่อนที่คนจะมองเห็นด้วยตาเพราะมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงมากกว่า ประกอบกับเป็นภาพมุมสูงที่ได้จากโดรน จึงทำให้เห็นภาพโดยรวมได้ง่าย และรวดเร็วทันเหตุการณ์ มีหลายกรณีที่เทคโนโลยีดังกล่าวเข้ามามีบทบาทในการแก้ปัญหาหรือประเมินสภาพแปลงเพาะปลูกในเชิงพื้นที่

ยกตัวอย่างในกรณีการเติบโตของพืชในแปลงเพาะปลูกไม่สม่ำเสมอซึ่งเกิดปัญหาเป็นวงกว้าง เจ้าของแปลงไม่ทราบเลยว่าเครื่องสูบน้ำที่ติดตั้งใหม่มีแรงดันไม่พอทำให้อัตรการไหลไม่สม่ำเสมอ และยังมีบางส่วนที่ท่อน้ำอุดตันส่งผลให้การให้น้ำไม่ทั่วถึง ซึ่งหากไม่ทราบถึงปัญหานี้ผลผลิตจะตกต่ำลงอย่างเห็นได้ชัด  เทคโนโลยีภาพถ่ายจึงช่วยยืนยันปัญหาและปริมาณความเสียหายที่คาดว่าจะเกิดขึ้น และหาทางแก้ไขได้ทันเวลา

การวิเคราะห์ภาพถ่าย multispectral ในพื้นที่เพาะปลูก

กรณีโรคใบด่างในไร่มันสำปะหลังซึ่งเป็นปัญหาที่สำคัญและมีผลกระทบต่อผลผลิตของเกษตรกรผู้ปลูกในภาคอีสาน สามารถตรวจสอบได้โดยภาพถ่ายจากกล้องหลายช่วงความถี่เช่นกัน เพราะใบที่หงิกงอจากโรค จะทำให้การสะท้อนแสงอินฟราเรดเปลี่ยนไป ทำให้เห็นความเสียหายได้รวดเร็วทันต่อการกระจายตัวของโรค

ตำแหน่งและขนาดพื้นที่บริเวณที่เกิดโรคใบต่างในไร่มันสำปะหลัง

 

อีกกรณีหนึ่งคือการใช้เทคโนโลยี image processing ในการประเมินความเสียหายในแปลงข้าวในจังหวัดนครปฐมซึ่งได้รับผลกระทบจากปล่อยน้ำเสียของโรงงาน ทำความเสียหายต่อพื้นที่เพาะปลูกส่งผลต่อคุณภาพดิน การเจริญเติบ และผลผลิตข้าว กรณีนี้แม้จะเห็นความเสียหายได้ชัดเจนด้วยตาเปล่าแต่ไม่สามารถประเมินปริมาณหรือขอบเขตความเสียหายได้ หลังจากใช้ภาพถ่าย multispectral และการวิเคราะห์ เข้ามาช่วยทำให้เห็นได้ว่าความเสียหายมีมากกว่าที่ตาเห็น จึงสามารถเรียกร้องค่าเสียหายได้เพิ่มเติม โดยมีภาพเป็นหลักฐานยุติข้อพิพาทได้อย่างเหมาะสม

ผลการวิเคราะห์ภาพถ่ายจากโดรนแสดงผลกระทบที่นาข้าวได้รับจากการปล่อยน้ำเสีย

เทคโนโลยีภาพถ่ายจากโดรนถึงแม้ว่าจะมีการพัฒนาไปได้อย่างรวดเร็ว มีหน่วยงานวิจัยทางด้านวิศวกรรมและการเกษตร ทั้งหน่วยงานที่เกี่ยวข้องกับภาคการเษตรโดยตรง ภาคการศึกษา ให้ความสนใจในการพัฒนาองค์ความรู้ในเชิงลึก และดำเนินการแบบมุ่งเป้าสอดคล้องกับนโยบายรัฐด้านการวิจัยและพัฒนาเพื่อส่งเสริมการเกษตรแบบแม่นยำ แต่ปัญหาสำคัญด้านการนำไปใช้งานยังคงขาดกระบวนการส่งต่อเทคโนโลยี การยอมรับและการให้ความสำคัญของเกษตรกร ทำให้เทคโนโลยีดังกล่าวยังมีการใช้งานในวงจำกัดสำหรับกลุ่มเกษตรบางกลุ่ม หรือในพืชบางชนิด

คุณธาวัน อุทัยเจริญพงษ์ จากบริษัท บินดีอะกริเทค อดีตวิศวกรผู้พัฒนาโดรนการเกษตร มีประสบการณ์ทำงานด้านหุ่นยนต์และโดรนมากกว่า 10 ปี ปัจจุบันให้ความสนใจในการนำเทคโนโลยีภาพถ่ายจากโดรนมาประยุกต์ใช้งานกับการเกษตรและให้บริการในเชิงพาณิชย์ ได้ให้ความเห็นเกี่ยวกับเทคโนโลยีดังกล่าวว่ามีความสำคัญต่อการทำการเกษตรแบบแม่นยำ ซึ่งมีประโยชน์หลายด้านที่จะส่งผลต่อการลดต้นทุนและเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรให้แก่เกษตรกรได้ เช่น การให้ปุ๋ยแบบแม่นยำ การติดตามผลผลิต การทำแผนที่ความอุดมสมบูรณ์ของดิน การอารักขาพืช เป็นต้น แต่ปัจจัยสำคัญที่จะทำให้เทคโนโลยีเหล่านี้ประสบความสำเร็จขึ้นอยู่กับการเข้าถึงและการยอมรับของตัวเกษตรกรเอง

 “ทางบริษัท บินดีอะกริเทค จำกัด ได้ให้บริการด้านการสำรวจพืชผลทางการเกษตรมาเป็นระยะเวลา1-2 ปีแล้ว แต่ว่ายังไม่เป็นที่รู้จักเท่าที่ควร หลังได้เข้าร่วมโครงการของกองพัฒนาเกษตรอุตสาหกรรม กรมส่งเสริมอุตสาหกรรม และให้บริการผ่าน IAID Application ก็มีคนเข้ามาติดต่อสอบถามมากขึ้น ประกอบกับสามารถขอประเมิณราคาได้ทันที ทำให้ลูกค้ากล้าทดลองมากขึ้น ลูกค้าเกษตรกรก็ได้รู้จักเทคโนโลยีใหม่ๆ เราก็ได้ขยายฐานลูกค้าออกไปได้ด้วยครับ”

บริษัท บินดี อะกริเทค จำกัด เป็นผู้ประกอบการให้บริการด้านการบินสำรวจโดยโดรน เข้าร่วมให้บริการผ่าน IAID Application และได้รับการเชื่อมโยงในกลุ่มผู้ประกอบการที่ให้บริการด้านโดรนเพื่อการเกษตร ทั้งผู้ผลิต ผู้ให้บริการฉีดพ่น ทำให้สามารถให้บริการเกษตรกรได้แบบครบวงจร ปัจจุบันมีผู้ใช้บริการการบินสำรวจโดยโดรนจากบริษัท บินดี อะกริเทค จำกัด ผ่าน Application มากกว่า 100 รายการ

 บทความโดย

  • ธีระพงษ์ ควรคำนวน อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี
  • ธาวัน อุทัยเจริญพงษ์ วิศวกรผู้พัฒนาโดรนการเกษตร บริษัท บินดีอะกริเทค จำกัด

เอกสารอ้างอิง

  • กระทรวงเกษตรและสหกรณ์, ยุทธศาสตร์เกษตรและสหกรณ์ ระยะ 20 ปี (พ.ศ.2560-2579) และแผนพัฒนาการเกษตร ในช่วงแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ ฉบับที่ 12 (พ.ศ.2560-2564),กรุงเทพฯ: สำนักงานเศรษฐกิจการเกษตร ถนนพหลโยธิน เขตจุตจักร์,
  • พีรพร พร้อมเทพ, แผนยุทธศาสตร์กรมส่งเสริมการเกษตร พ.ศ. 2560 – 2564, เอกสารประกอบการบรรยายโครงการสัมมนาระบบส่งเสริมการเกษตร MRCF และแผนยุทธศาสตร์กรมส่งเสริมการเกษตร พ.ศ. 2560 -2564, กรมส่งเสริมการเกษตร เขตจตุจักร กรุงเทพฯ
  • สำนักงานเศรษฐกิจการเกษตร, สถิติการเกษตรของประเทสไทย ปี 2562, สำนักงานเศรษฐกิจการเกษตร กระทรวงเกศตรและสหกรณ์,
  • https://www.integraldrones.com.au/comparing-ndvi-mapping-systems/)

 

Comments are closed.