कु. पोर्णिमा राठोड, डॉ. शिवराज शिंदे, डॉ. गोपाळ शिंदे

मल्टिस्पेक्ट्रल सेन्सर

पिकांचे (Crop) किंवा वनस्पती निर्देशांक काढण्यासाठी ड्रोनवर (Agriculture Drone) योग्य मल्टिस्पेक्ट्रल सेन्सर वापरावे लागतात. त्यांची निवड करताना बऱ्याच वेळा एक साधा व्हिज्युअल सेन्सर आणि NDVI आउटपुट उपयोगी ठरेल. मात्र अधिक स्पष्टता आवश्यक असल्यास ड्रोनवर मल्टिबँड मल्टिस्पेक्ट्रल सेन्सर लावणे गरजेचे ठरते. ही स्पष्टता मध्य आणि उशिरा हंगामातील पिकांच्या बाबतीत किंवा मातीचा प्रकार, त्यातील अन्नद्रव्यांचे बदलते प्रमाण अशा अनेक बाबी वनस्पती निर्देशांक मिळवण्यासाठी उपयोगी ठरते.

मल्टिस्पेक्ट्रल सेन्सरचे प्रकार

१) मिकासेन्स अल्टम

यामध्ये रेडिओमेट्रिक थर्मल कॅमेरासह पाच उच्च-रिझॉल्यूशन अरुंद बँड आहेत. ड्रोनच्या एकाच उड्डाणामध्ये प्रगत उष्णताविषयक (थर्मल), मल्टिस्पेक्ट्रल आणि उच्च-रिझॉल्यूशन प्रतिमा घेता येतात. त्यामुळे एकाच वेळी अधिक माहिती (डेटा) डेटा संग्रह उपलब्ध होतो. विश्लेषणही अचूक होण्यास मदत होते.

५.२ सेंमी GSD आणि ४०० फूट उंचीवरून तपशीलवार डिजिटल पृष्ठभाग मॉडेल बनवते. DJI M२०० सह टर्नकी एकत्रीकरण वैशिष्ट्यीकृत, विविध प्रकारच्या ड्रोनशी सुसंगत. DLS २ मुळे अचूक विकिरण आणि सूर्यकिरणांचे कोन मोजता येतात. अधिक अचूक आणि विश्‍वासार्ह डेटा उपलब्ध होतो. विश्‍लेषणाच्या प्रक्रियेचा वेग कमी होतो. उपगृहआधारित एकात्मिक दिशानिर्देशन प्रणाली (जीपीएस) सोबत संपूर्ण सेटअप उपयोगी ठरतो.

२) मिकासेन्स रेडएज - एम एक्स

हे लवचिक मल्टिस्पेक्ट्रल सेन्सर विशेषत: शेतीसाठी डिझाइन केले आहेत. या मल्टी-बँड सेन्सरमुळे एकाच उड्डाणामध्ये एकापेक्षा अधिक बँड आउटपुटमधून डेटा संकलित करतो. त्यातून पिकाचे मूलभूत आरोग्य निर्देशांक आणि प्रगत विश्‍लेषणांना सामर्थ्य देतो.कोणतेही हलणारे भाग आणि कॉम्पॅक्ट फॉर्म फॅक्टर नसताना, मिकासेन्सचे ‘रेडएज - एम ऐक्स’ हे ड्रोनच्या विस्तृत श्रेणीवर अनेक हंगामासाठी तैनात करता येतात.

DLS २ हे अचूक विकिरण आणि सूर्य कोन मोजमापाचा अधिक अचूक आणि विश्‍वासार्ह डेटा मिळवू शकते. त्याच प्रमाणे प्रक्रियेचा वेळ वाचतो. पाच अरुंद वर्णक्रमीय बँड गोळा करत असल्यामुळे एकाच उड्डाणामध्ये दृश्य आणि मल्टिस्पेक्ट्रल डेटा गोळा केला जातो. वेगवेगळ्या ड्रोनच्या विस्तृत श्रेणीशी सुसंगत सेन्सर आहेत.

३) पॅरोट सेक्वॉइया +

या युनिटमध्ये मल्टीस्पेक्ट्रल आणि सूर्यप्रकाश असे दोन सेन्सर आहेत. त्यामुळे वापरकर्त्यांना पिकांच्या जीवनशक्तीचे अचूकपणे विश्लेषण करणे शक्य होते. वनस्पतीकडून सूर्यप्रकाशाचे शोषण करतात किंवा परावर्तित करतात. या दोन्हींचे अचूक मापन करण्यासाठी त्यात मल्टिपल सेन्सर रेडिओमेट्रिक आहेत. त्यासाठी कॅलिब्रेशन टार्गेटची गरजही दूर करतात.

४ स्पेक्ट्रल सेन्सर -हिरवा, लाल, लाल किनार आणि नीअर इन्फ्रारेड (जवळ-अवरक्त) एकात्मिक GPS, IMU आणि मॅग्नेटोमीटर. १२८० × ९६० पिक्सेल कॅमेरे.

हायपरस्पेक्ट्रल डेटा गोळा करण्याची प्रक्रिया

वनस्पती, माती आणि द्रव गुणधर्मांची तपासणी करण्यासाठी प्रत्येक पिक्सेलवर वर्णक्रमीय माहिती गोळा (डेटा कॅप्चर) करण्यासाठी मदत करते. हायपरस्पेक्ट्रल सेन्सर हे प्रचंड स्पेक्ट्रल माहिती (गिगाबाइट्स आणि कधीकधी टेराबाइट्स पर्यंतही) गोळा करतात. सामान्यत: त्रिमितीय हायपरक्यूब त्याकडे पाहिले जाते. हायपरस्पेक्ट्रल सेन्सरद्वारे मिळवलेल्या प्रतिमेतील प्रत्येक बिंदू (पिक्सेल)पासून संपूर्ण वर्णपट (स्पेक्ट्रम) मिळू शकतात. त्याचे विश्‍लेषण केल्यानंतर त्याचा वापर खालील कारणांसाठी होऊ शकतो.

वनस्पती आरोग्य मोजणे. विशेषतः वनस्पती रोगांच्या प्रादुर्भावाची ओळख पटवणे.

पाण्याच्या गुणवत्तेचे मूल्यांकन करणे.

वनस्पती निर्देशांकाची अचूक गणना करणे.

खनिज आणि पृष्ठभागाची रचना निश्‍चित करणे.

स्पेक्ट्रल सेन्सिंग भरणे.

-वर्णक्रमीय निर्देशांक संशोधन करणे.

हायपरस्पेक्ट्रल सेन्सिंग कसे कार्य करते?

हायपरस्पेक्ट्रल सेन्सर हे अरुंद आणि संलग्न तरंगलांबी बँडची मालिका टिपतात. त्यातून वर्णक्रमीय आणि रेडिओमेट्रिक अचूक माहिती गोळा केली जाते. हायपरस्पेक्ट्रल इमेजर्सद्वारे द्विमितीय माहितीला तिसऱ्या वर्णक्रमीय माहितीची जोड दिली जाते.

त्यामुळे एकूण त्रिमितीय माहिती हायपरक्यूबच्या स्वरूपात उपलब्ध होते. त्याचा उपयोग शेतातील वनस्पती, उपलब्ध खनिजे आणि अन्य पदार्थांमधील सूक्ष्म फरक ओळखण्यासाठी होते. हायपरस्पेक्ट्रल सेन्सरद्वारे वर्णक्रमीय माहिती (५-१० एनएम, २०० बँड प्रति पिक्सेल पर्यंत) तपशीलवार उपलब्ध होते.

हायपरस्पेक्ट्रल सेन्सर निवड

हायपरस्पेक्ट्रल सेन्सर निवडताना, डेटा आउटपुट आणि रिझॉल्यूशन विचारात घेणे आवश्यक आहे. आपल्या गरज जितक्या अधिक अचूकतेचे असेल, तितक्या अधिक स्पेक्ट्रल आणि स्पेसियल बँड हायपरस्पेक्ट्रल सेन्सरची आपल्याला आवश्यकता असेल. अर्थात, वाढलेल्या सेन्सरमुळे सेन्सरचा माहिती गोळा करण्याचा वेग (फ्रेम दर) कमी होऊ शकतो.

हायपरस्पेक्ट्रल सेन्सरचे प्रकार ः

१) हेडवॉल नॅनो-हायपरस्पेक

हे ड्रोन-आधारित हायपरस्पेक्ट्रल ॲप्लिकेशन्ससाठी तयार केलेले सेन्सर आहे. आकाराने लहान, IMU सह हलके आणि थेट जीपीएसशी जोडलेले असते. सेन्सर स्लिट लाइन (उर्फ ‘पुश-ब्रूम’) स्कॅनिंग वापरता येते.

-VNIR वर्णक्रमीय श्रेणी (४००-१०००nm)

२७० स्पेक्ट्रल बँड, ६४० अवकाशीय बँड

कमाल फ्रेम दर : ३५०Hz

अंतर्गत स्टोरेज ः ४८० जीबी

हेडवॉल मायक्रो-हायपरस्पेक

हे एक लहान हायपरस्पेक्ट्रल सेन्सर असून, हे इन्फ्रारेडच्या VNIR, NIR, Ext प्रकारामध्ये येते. त्यामुळे VNIR, आणि SWIR आवृत्त्या एकत्रितपणे मिळू शकतात. त्यातून उच्च वर्णक्रमीय आणि अवकाशीय रिझॉल्यूशन मिळवता येते.

हायपरस्पेक्ट्रल सेन्सर हे व्हिज्युअल आणि मल्टिस्पेक्ट्रल सेन्सर्सपेक्षा वजनाला जड असल्याने अधिक वजन उचलण्याची क्षमता असलेल्या ड्रोनची आवश्यकता असते. ड्रोन वेगही कमी ठेवावा लागतो. या साऱ्या क्षमतांसोबतच अधिक काळ हवेत उड्डाण करण्यासाठी अधिक क्षमतेची बॅटरी वापरावी लागते.

३६९ स्पेक्ट्रल बँडपर्यंत.

१,६०० अवकाशीय बँडपर्यंत.

४५० Hz पर्यंत फ्रेम दर.

थर्मल (इन्फ्रारेड) सेन्सरची निवड

थर्मल सेन्सर निवडताना रेझॉल्यूशन, फ्रेम रेट आणि तापमान संवेदनशीलता यांच्या श्रेणी पाहाव्यात. आपल्याला आवश्यक माहितीची उद्दिष्टे, आवश्यक अचूकता आणि गुणवत्ता यांचा विचार करावा. उदा. इमारतीमधील अधिक तापमानाची ठिकाणे किंवा एखादा लिफाफा मिळवण्यासाठी एक साधा थर्मल-ओन्ली सेन्सर (DJI चे Zenmuse XT) पुरेसे असू शकते.

मात्र उच्च-रिझॉल्यूशनच्या दृश्य प्रतिमांच्या विरुद्ध उपकरणांमध्ये तंतोतंत माहिती किंवा लिफाफ्यावरील स्वाक्षरीमुळे पडलेल्या उष्णतेचा संदर्भ घ्यायचा असेल, तर उच्च-रिझॉल्यूशन ड्युअल-सेन्सर कॉन्फिगरेशन (FLIR Duo Pro R) आवश्यक असेल. शेतीतील अचूक प्रयोगांसाठी मल्टीस्पेक्ट्रल आणि थर्मोग्राफिक माहिती गोळा करणारा सेन्सर वापरावा लागतो.

FLIR Duo® Pro R

हा उच्च-रिझॉल्यूशन रेडिओमेट्रिक थर्मल सेन्सर आहे. ड्रोनद्वारे उड्डाण करताना त्यातून ४K कलर कॅमेराशी मिळतेजुळते अशी थर्मल माहितीही उपलब्ध होते. ही माहिती दोन मायक्रोएसडी कार्डवर व्हिडिओ आणि स्थिर छायाचित्रांच्या रूपामध्ये पाहता येते.

सेन्सरचे इंटिग्रेटेड जीपीएस हे रिसिव्हर, IMU, मॅग्नेटोमीटर आणि बॅरोमीटर अशा बाह्य नियंत्रकांची मदत न घेताही एखाद्या बाबीचे स्थान निश्‍चितीकरण (ऑर्थोमोसाइक्स जिओरेक्टिफिकेशन) करतात. फ्लाइट इंटरफेसमध्ये रंग पॅलेट, प्रतिमा तपशील, PWM इनपुट सर्व सेट करता येते.

७.५ - १३.५ µm

३० Hz फ्रेम दर

<५० mK थर्मल संवेदनशीलता

३३६ x २५६ थर्मल रिझॉल्यूशन

DJI ZENMUSE XT२

हा एक उच्च-रिझॉल्यूशन थर्मल सेन्सर असून, त्यात स्थिरीकरण आणि मशिन इंटेलिजन्स यांसह ४ K कॅमेरा एकत्रित आणलेला आहे. एकाच उड्डाणामध्ये उच्च-संवेदनशील प्रतिमा व माहिती गोळा करता येते. सर्वांत महत्त्वाचे म्हणजे याला IP४४ चे रेटिंग असल्यामुळे पाऊस, बर्फ आणि धूर यासारख्या कठीण परिस्थितीत उड्डाण करता येते.

७.५ - १३.५ µm

<९ Hz फ्रेम दर

वजा ४०° ते ५५०°C दृश्य श्रेणी

६४० x ५१२ थर्मल रिझॉल्यूशन

DJI ZENMUSE XT

यात दोन थर्मल रिझॉल्यूशन पर्यायांमध्ये थर्मल प्रतिमा गोळा करते. (६४० × ५१२ किंवा ३३६ x २५६). DJI च्या Inspire १ आणि Matrice १००, २००, आणि ६०० मालिका ड्रोनवर उडवता येते. कलर पॅलेट आणि लेव्हल आणि स्पॅन समायोजित करण्यासाठी कंपनीचे खास ॲप वापरावे लागते.

१०० मीटर श्रेणी.

९०५ एनएम.

मोठे क्षेत्र-दृश्य.

उच्च शक्ती आणि तापमान श्रेणी.

एरियल थर्मोग्राफीसाठी ड्रोन व सेन्सर निवडताना आपल्याला ज्या वातावरणात उड्डाण करायचे आहे, त्याचा विचार करावा लागतो. बहुतेक थर्मल सेन्सरचा आकार आणि वजनाचा विचार केल्यास मध्यम आकाराचे ड्रोन आवश्यक असतात. उदा. DJI चे Matrice २०० V२. अचूक भौगोलिक स्थानाच्या माहितीसोबतच थर्मोग्राफी गोळा करायची असल्यास तुम्हाला RTK उपकरणांसह उड्डाण करू शकणारे

ड्रोन आवश्यक असतील. उदा. DJI चे M२१०V२ RTK.