โดรนเกษตร

ทำไมต้องรู้

ชาวนาที่ดูแลแปลง 30 ไร่เดินดูได้ทั่วแปลงไม่บ่อยนัก และมักเห็นปัญหาเมื่อใบเหลืองให้เห็นแล้ว ซึ่งอาจสายเกินแก้ โดรนที่ติดกล้องหลายช่วงคลื่นเห็นความเครียดของพืชในช่วงคลื่นที่ตาคนมองไม่เห็น และโดรนพ่นช่วยใส่ปุ๋ยหรือสารเฉพาะจุดที่ต้องการ แต่ภาพสวยของแปลงไม่ได้ช่วยอะไร ถ้าไม่เข้าใจว่าตัวเลขในภาพหมายถึงอะไร และตัดสินใจอย่างไรต่อ

ทั้งวิชาใช้กรณีสมมติเดียว: แปลงนาข้าว 300 × 160 m (30 ไร่) ของสหกรณ์การเกษตร ติดตามสุขภาพพืชด้วยโดรนกล้องหลายช่วงคลื่น แล้ววางแผนพ่นปุ๋ยน้ำตามโซน ตัวเลขทั้งหมดเป็นข้อมูลสมมติสำหรับฝึก โค้ด Python ของทุกโมดูลดาวน์โหลดได้ที่ /downloads/uat-365/

เกษตรแม่นยำ

สมาคมเกษตรแม่นยำนานาชาติ (ISPA) ให้นิยามฉบับย่อว่า เกษตรแม่นยำ (precision agriculture) คือกลยุทธ์การจัดการที่คำนึงถึงความแปรปรวนตามเวลาและพื้นที่ เพื่อให้การผลิตทางการเกษตรยั่งยืนขึ้น พูดง่าย ๆ คือ แปลงเดียวกันไม่ได้เหมือนกันทุกตารางเมตร บางจุดดินเค็ม บางจุดน้ำขัง บางจุดขาดไนโตรเจน การใส่ปุ๋ยเท่ากันทั้งแปลงจึงเปลืองในจุดที่ไม่ต้องการ และไม่พอในจุดที่ขาด

รายงานของ FAO และ ITU (2018) สรุปบทบาทของโดรนในงานเกษตรไว้หลายด้าน ในวิชานี้แบ่งเป็นสองกลุ่ม

• โดรนสำรวจ ติดกล้อง RGB กล้องหลายช่วงคลื่น หรือกล้องความร้อน ใช้ทำแผนที่และติดตามสุขภาพพืช (โมดูล 2, 3 และ 5)
• โดรนพ่นและหว่าน บรรทุกถังของเหลวหรือเมล็ด ใช้ใส่ปุ๋ย สารป้องกันศัตรูพืช หรือหว่านเมล็ด (โมดูล 4)

พืชสะท้อนแสงอย่างไร

NASA Earth Observatory อธิบายว่า คลอโรฟิลล์ ในใบดูดกลืนแสงที่ตามองเห็นได้มาก โดยเฉพาะแสงแดงและน้ำเงิน ส่วน โครงสร้างเซลล์ในใบ สะท้อนแสงอินฟราเรดใกล้ (NIR) ได้มาก พืชที่สมบูรณ์จึงสะท้อนแสงแดงต่ำและ NIR สูง เมื่อพืชเครียด คลอโรฟิลล์ลดลงและโครงสร้างใบเปลี่ยน แสงแดงที่สะท้อนเพิ่มขึ้นและ NIR ลดลง ช่วงที่ค่าสะท้อนพุ่งขึ้นระหว่างแดงกับ NIR เรียกว่า red edge

กล้องหลายช่วงคลื่นอย่าง MicaSense RedEdge-P มีห้าแบนด์ตามตำแหน่งในภาพที่ 1 คือ น้ำเงิน 475 nm, เขียว 560 nm, แดง 668 nm, red edge 717 nm และ NIR 842 nm แต่ละแบนด์กว้างเพียง 12–57 nm จึงวัดค่าสะท้อนในช่วงที่เลือกไว้ได้ตรงกว่ากล้อง RGB ธรรมดา

โดรน ดาวเทียม หรือเดินสำรวจ

ดาวเทียม Sentinel-2 ของ ESA ให้ภาพแบนด์แดงและ NIR ที่ความละเอียด 10 m และถ่ายซ้ำพื้นที่เดิมทุก 5 วันเมื่อใช้ดาวเทียมสองดวง ข้อมูลเปิดให้ใช้ฟรี แต่ติดเมฆบ่อยในฤดูฝน ส่วนโดรนละเอียดระดับเซนติเมตรและบินใต้เมฆได้ แต่ต้องมีคนบินและครอบคลุมพื้นที่ได้น้อยกว่ามาก

FIELD_L, FIELD_W, RAI = 300, 160, 1600      # m, m, m² ต่อไร่

for name, gsd in (("drone 2 cm", 0.02), ("drone 4 cm", 0.04), ("Sentinel-2 10 m", 10.0)):
    print(f"{name:<16} {RAI / gsd ** 2:>12,.0f} pixels per rai")

def pixels(length, offset, size=10):
    first = offset // size
    last = (offset + length - 1e-9) // size
    inside = sum(1 for i in range(int(first), int(last) + 1)
                 if i * size >= offset and (i + 1) * size <= offset + length)
    return inside, int(last - first + 1)

nx_in, nx_all = pixels(FIELD_L, 5)
ny_in, ny_all = pixels(FIELD_W, 5)
print(f"field shifted 5 m from the satellite grid: {nx_in * ny_in} pixels fully inside, "
      f"{nx_all * ny_all} touching the field")

drone 2 cm          4,000,000 pixels per rai
drone 4 cm          1,000,000 pixels per rai
Sentinel-2 10 m            16 pixels per rai
field shifted 5 m from the satellite grid: 435 pixels fully inside, 527 touching the field

ทั้งสามวิธีใช้ร่วมกัน ภาพจากโดรนหรือดาวเทียมชี้ว่า “ตรงไหนผิดปกติ” แต่การเดินไปดูในแปลงบอกว่า “ผิดปกติเพราะอะไร”

หน่วยพื้นที่และข้อกำหนดของไทย

พระราชบัญญัติมาตราชั่งตวงวัด พ.ศ. 2542 กำหนด 1 ไร่ = 1,600 m², 1 งาน = 400 m² และ 1 ตารางวา = 4 m² ขณะที่อัตราพ่นและอัตราปุ๋ยในเอกสารสากลมักใช้ต่อเฮกตาร์ (10,000 m²)

def thai_area(m2):
    rai, rest = divmod(m2, 1600)
    ngan, rest = divmod(rest, 400)
    return int(rai), int(ngan), rest / 4

for length, width in ((300, 160), (250, 137)):
    area = length * width
    rai, ngan, wa = thai_area(area)
    print(f"{length} x {width} m = {area:,} m2 = {rai} rai {ngan} ngan {wa:g} sq wa = {area / 10_000:.3f} ha")

300 x 160 m = 48,000 m2 = 30 rai 0 ngan 0 sq wa = 4.800 ha
250 x 137 m = 34,250 m2 = 21 rai 1 ngan 62.5 sq wa = 3.425 ha

ก่อนใช้โดรนเกษตรในไทย ต้องตรวจข้อกำหนดอย่างน้อยสามด้าน

• กสทช. ลงทะเบียนโดรนในส่วนของอุปกรณ์วิทยุ
• กพท. ขึ้นทะเบียนและขออนุญาตผู้บังคับตามประกาศที่บังคับใช้ (ดู UAT 313)
• กรมวิชาการเกษตร เปิดตัว “มาตรฐานการปฏิบัติงานการพ่นสารด้วยอากาศยานไร้คนขับทางการเกษตร” และบัตรประจำตัวผู้รับจ้างพ่นที่ผ่านการอบรมเมื่อเดือนธันวาคม 2567 ผู้รับจ้างพ่นต้องตรวจรายละเอียดฉบับล่าสุดจากกรมวิชาการเกษตรเอง (โมดูล 4)

ปฏิบัติการประจำโมดูล

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

สรุป

• เกษตรแม่นยำจัดการตามความแปรปรวนของแปลง ไม่ใช่ใส่เท่ากันทั้งแปลง
• พืชสมบูรณ์สะท้อนแดงต่ำและ NIR สูง พืชเครียดกลับกัน กล้องหลายช่วงคลื่นวัดความต่างนี้
• โดรน ดาวเทียม และการเดินสำรวจเสริมกัน ต้องเลือกให้ตรงคำถาม
• 1 ไร่ = 1,600 m² และการใช้โดรนเกษตรต้องผ่านข้อกำหนดของ กสทช. กพท. และกรมวิชาการเกษตร

แบบฝึกตรวจความเข้าใจ

1. แปลง 200 × 120 m มีพื้นที่กี่ไร่
2. พืชเครียดมักสะท้อนแสงแดงและ NIR เปลี่ยนไปอย่างไร
3. ที่ GSD 5 cm หนึ่งไร่มีกี่พิกเซล
4. ข้อดีและข้อจำกัดหลักของ Sentinel-2 เทียบกับโดรนคืออะไร
5. 5 เฮกตาร์เท่ากับกี่ไร่