Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Droner kortlægger dræningsrør for landbrug

Det har i mange år været både tidskrævende og dyrt at finde ”forsvundne” dræn i marken, men forskere fra Aarhus Universitet, amerikanske universiteter og forskningsorganisationer har undersøgt muligheden for at bruge droner til at finde dem. Dronebilleder er en løsning, der kan spare både tid og kræfter for landmændene, når drænene f.eks. skal skiftes eller repareres.

12.05.2020 | Camilla Brodam

Foto: Triven Koganti

I de seneste 100 år har landmænd brugt underjordiske dræn til fjerne overskydende vand fra deres marker, ikke kun i Danmark, men i hele verden. Imidlertid er drænene ofte enten dårligt eller slet ikke kortlagt, hvilket er problematisk, når en del skal skiftes eller repareres. Derudover er der risiko for at nitrat og fosfat skal sive ud i de omkringliggende vandområder, når landmanden dræner sin mark. Det kan have store negative konsekvenser for vandmiljøet. Viden om dræningssystemernes placering og afstanden mellem rørene spiller en vigtig rolle, når ​​risikoen for udvaskning skal vurderes.

Indtil nu har det været både dyrt og tidskrævende at finde drænene i marken, men forskere fra Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet har sammen med en gruppe amerikanske kolleger undersøgt muligheden for at bruge drone-billeder, når der ledes efter dræn.

”Indtil nu har den foretrukne metoder været at grave i jorden for at lokalisere drænene. Men det er meget tidskrævende, og risikoen for at ødelægge rørene er stor. Vi har undersøgt brug af jord penetrerende radar (Ground Penetrating Radar - GPR), men det er en meget dyr og upraktisk løsning at bruge til store områder,” siger ph.d.-studerende Triven Koganti fra Institut for Agroøkologi.

Som en del af sine ph.d.-studier har han arbejdet med forskere fra U.S. Department of Agriculture og andre amerikanske organisationer for at undersøge muligheden for at bruge dronebilleder til at finde dræn i markerne.

Forskellige metoder

I årenes løb er flere metoder testet til lokalisering af dræn, og nogle af de mest effektive har været GPR eller billeder taget fra fly. Begge er upraktiske og dyre løsninger, og der har også været varierede resultater ved begge metoder.

”Med udviklingen af ​​droneteknologi, og når nu kameraerne ikke længere er så dyre, har vi nye muligheder for at udforske måder at bruge det i landbruget. En kortlægning af markens dræn med droner er hverken dyr eller tidskrævende,” siger Triven Koganti. 

I forsøget på at kortlægge drænsystemer med droner har forskerne arbejdet med tre forskellige kamerasystemer for at finde den mest pålidelige:

  1. Visible-Color (VIS-C)
  2. Multispectral (MS)
  3. Termisk infrarød (TIR)

”Lige ovenpå dræningsrørene er jorden ofte mere tør end jorden mellem drænrørene, hvilket især er tydeligt lige efter, det har regnet. Nogle gange vil du altså være i stand til at se forskellen mellem den tørre jord og den våde med vores Visible-Color og Multispectral kameraer. Og du vil også være i stand til at opfange det med det termiske infrarøde kamera, fordi jorden bliver varmet op i forskellige hastigheder afhængigt af om den er tør eller våd. Jorden direkte på toppen af ​​drænrørene vil have en anden temperatur og vil fremstå som en lige linje på de termiske infrarøde billeder,” siger Triven Koganti.

Droner har stort potentiale

"Vores undersøgelser viser, at der er et stort potentiale for at bruge droner til at lokalisere drænrør i marken, men det er ikke en one-fix-all løsning," siger Triven Koganti.

Succesgraden for de tre forskellige kameraer og målemetoder er ikke 100%. For de tre typer kameraer fandt forskerne følgende succesrater:

  1. Visible-Color (VIS-C) - 48%
  2. Multispectral (MS) - 59%
  3. Termisk infrarød (TIR) ​​- 69%

Selv når man bruger droner, er det således ikke sikkert, at man kan finde den nøjagtige placering af dræningsrørene.

"Derfor foreslår vi at bruge alle tre kameraer, hvis det overhovedet er muligt, når man måler i marken," siger Triven Koganti. ”Vi har haft nogle eksempler, hvor vi er i stand til at finde rørene ved hjælp af multispectral kameraet og ikke de to andre, og omvendt. Så hvis man vil være sikker, skal man bruge alle tre. Desuden kan du med billedet i høj opløsning fra VIS-C kameraet generere en meget nøjagtig digital terrænmodel, som er en yderst nyttig information i forhold til at få lagt nye dræn. Vi foreslår også at kombinere med GPR-teknologi, hvor du kan bestemme placeringen og dybden af ​​rørene ned til et par centimeter, mens positionsnøjagtigheden af ​​f.eks. vores termiske infrarøde målinger kan være 4 meter uden nøjagtig georeferering.” 

Ifølge forskerne vil et miks af metoder være den bedste løsning til at finde drænene på landmændenes marker. 

”Droneteknologi er en optimal og omkostningseffektiv løsning til kortlægning af drænsystemer, men det kræver en kombination af billeddannelsesmetoder før resultatet er sikkert. Nogle gange kan for eksempel linjer forårsaget af jordbearbejdning (f.eks. høst- eller sprøjtespor) vises i billedet og kan fortolkes som afløbsrør. Ikke desto mindre finder vi, at der er et stort potentiale inden for droneteknologi og bestræber os på at undersøge dens anvendelse mere detaljeret, ”siger Triven Koganti.

Bag om forskningen

Samarbejdspartnere: Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet, US Department of Agriculture, Ross County Soil and Water Conservation District, US Geological Survey - Ohio-Kentucky-Indiana Water Science Center, Central State University - CJ International Center for Water Resources Management, University of Tennessee Institute of Agriculture, Green Aero Tech USA, Attica - USA.

Finansiering: U.S. Department og Agriculture og Aarhus Universitet.

Interessekonflikt: Ingen

Læs mere: Du kan læse publikationen “Overall results and key findings on the use of UAV visible-color, multispectral, and thermal infrared imagery to map agricultural drainage pipes” her. Den er skrevet af Barry Allred, Luis Martinez, Melake K. Fessehazion, Greg Rouse, Tanja N. Williamson, DeBonne Wishart, Triven Koganti, Robert Freeland, Neal Eash, Adam Batshelet og Robert Featheringill.

Kontaktoplysninger: Ph.d.-studerende Triven Koganti, Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet. E-mail: triven.koganti@agro.au.dk

Forskning, Agro, DCA