Drones in de landbouw

Niet alleen het leger en de wetenschap werken met drones. Onbemande helikopters en vliegtuigjes maken ook opgang in de landbouw, om ziektes, de bodem of de oogst te monitoren.

'Nu weet ik precies op welke plek ik extra of juist minder moet spuiten en bemesten in mijn aardappelveld. Veel loof is vanzelf afgestorven en hoeft niet meer kapot te worden gespoten voor de oogst. Dat scheelt me de helft aan loofdodingsmiddel. En door het exacte stikstofgehalte van de planten te meten vanuit de lucht, via de bladreflectie, kan ik tot dertig procent besparen op mijn kunstmest.' Aan het woord is Jacob van den Borne, Nederlands aardappelteler in het Brabantse Reusel, op de grens met Vlaanderen, waar het merendeel van zijn grond ligt. Hij is tevreden over zijn quadcopter, een drone met vier propellers, waaronder een multispectrale camera hangt die gedetailleerde opnames maakt van zijn land met aardappels. Van den Borne is koploper in de precisielandbouw in Nederland en België. De dag voor ons gesprek was er zelfs een ploeg van Discovery Channel bij hem op bezoek voor een reportage.

'Groot voordeel is dat je een compleet plaatje krijgt, als je combineert met satellietbeelden. Ik gebruik de drone alleen als het bewolkt is, en er geen satellietbeelden voorhanden zijn. Of als ik nauwkeurige data wil. De satellietopnames hebben pixels tot anderhalve meter, terwijl mijn drone beelden maakt met pixels van twee centimeter waarop je zelfs de bandensporen kunt zien.'

Nog maar weinig landbouwers gebruiken de onbemande vliegtuigjes of multicopters, kortweg aangeduid als UAV's (Unmanned Aerial Vehicle). 'De toepassing van deze techniek in de landbouw staat nog in de kinderschoenen, maar er komt een stroomversnelling aan', weten Koen Mertens en Peter Lootens van het Instituut voor Landbouw en Visserij Onderzoek (ILVO) in het Oost-Vlaamse Merelbeke. 'Wij verwachten dat grote boeren, zoals pionier Van den Borne, binnen afzienbare tijd zullen experimenteren met drones. Wij willen hen helpen om de verzamelde data om te zetten naar de praktijk.'

Het ILVO heeft hierover goede contacten met de Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek (VITO) in Mol. VITO heeft al jaren ervaring met onbemande vliegtuigen. In België is VITO trekker van het net gestarte project iPot, dat alle beschikbare data van waarnemingen van de grond, vanuit de lucht en vanuit de ruimte wil samenbrengen om de opbrengsten van de Belgische aardappelteelt te verhogen. In dit project werken partners uit aardappelhandel en -verwerking samen met onderzoekers. Een ander onderzoek van VITO betreft bestrijding van bacterievuur of perenveer in boomgaarden. De drones speuren aangetaste fruitbomen op, die vervolgens individueel kunnen worden behandeld.

Beter voor het milieu

Ook het ILVO heeft enkele onderzoeksprojecten op stapel staan. Lootens: 'De komende jaren willen we ons focussen op drie cases. We gaan de biomassa van raaigras monitoren - het voedergewas in weilanden - om te achterhalen wat het beste tijdstip is om te maaien en te bemesten. Verder willen we raaigras door veredeling beter bestand maken tegen droogte. Door de klimaatverandering zullen namelijk vaker droge periodes voorkomen. Ten slotte gaan we ons toeleggen op aardappelziektes. Voor de ziekte Phytophtora bestaat al een monitoringssysteem, nog niet voor andere ziekten. We willen een efficiënte methode ontwikkelen om te bepalen wanneer het de kop op steekt, zodat de boer snel en lokaal een behandeling kan uitvoeren en zo het gebruik van pesticiden kan beperken.'

'Ultieme doel is om op basis van de data die de UAV's aanleveren gedetailleerde taakkaarten te maken', zegt Lootens. 'Die zijn via Farm Management Software makkelijk over te dragen op de tractor, die via zijn geavanceerd gps-signaal, tot op de centimeter nauwkeurig, de gewenste acties heel specifiek kan gaan uitvoeren. Dat leidt tot een hogere efficiëntie met meer respect voor het milieu.'

Helikopter of vliegtuig?

Mertens somt de voordelen op van drones boven satellietbeelden. 'Door minder hoog te vliegen kun je met dezelfde beeldsensor meer details waarnemen. Je kunt met een drone frequenter monitoren en wanneer je maar wil. Een satelliet passeert soms maar eens in de drie dagen. En als er een wolk voor hangt, heb je niets aan die satellietbeelden.'

In serres zijn satellietbeelden sowieso geen optie. Ook daar bieden UAV's veel mogelijkheden. Binnen kunnen ze erg laag vliegen, omdat er geen zijwind is waardoor de beelden gecorrigeerd moeten worden. Kwekers van potplanten kunnen bijvoorbeeld controleren hoe de kieming verloopt. Dat willen ze weten omdat ze op voorhand een aantal planten verkopen en voor de zekerheid een vijfde meer inzaaien. Op dat extra zaad kan de tuinder flink besparen als hij tijdig weet of hij wel of niet moet bijzaaien.

Behalve multicopters gebruiken de onderzoekers ook onbemande vliegtuigjes. 'Een vliegtuig blijft tot veertig minuten in de lucht en kan grotere oppervlaktes in kaart brengen. In één dag kan ik van vijfhonderd hectare foto's maken. Met een octocopter, die maar twintig minuten kan vliegen, is dat hooguit vijf hectare', zegt Saskia Keesstra van Wageningen UR. Maar vliegtuigjes hebben ook nadelen. Ze kunnen niet zulke zware camera's dragen als de helikopters. Sommige octocopters kunnen camera's torsen tot acht kilo, terwijl een vliegtuigje niet meer dan één kilo aankan. 'Ik gebruik een gewone camera waarmee je vakantiekiekjes maakt.'

Zowel multicopters als de lichtgewicht vliegtuigjes - met een spanwijdte van nog geen twee meter - zijn handmatig te besturen vanaf de grond en op de automatische piloot. 'Als je vooraf programmeert, vliegt de drone veel nauwkeuriger in rechte banen op en neer. Maar voor de veiligheid blijft handbediening wel nodig', zegt Keesstra.

Voordeel van een multicopter is weer dat die beter manoeuvreerbaar is. 'Als je bijvoorbeeld een open plek in het bos in kaart wilt brengen is het handig dat je verticaal kan opstijgen en landen en obstakels kunt ontwijken. Er zijn overigens al multicopters in productie waarvan de rotors na het opstijgen boven de bomen veranderen in vleugels. Hij wordt een vliegtuig als in een James Bondfilm', zegt Sander Mücher van Alterra in Wageningen.

Erosie en natuurgebieden

Keesstra bestudeert met drones onder meer watererosie in Spanje. 'Het is belangrijk om te weten hoeveel vruchtbare grond de boer kwijt is geraakt. We moeten ook begrijpen waarom dat gebeurt en wat de dynamiek is van een modderstroom.' Daarnaast voeren ze ook onderzoek naar de zandmotor voor de kust van Zuid-Holland. Daar werd zand opgeworpen om de kust te verdedigen.

De studie is vooral fundamenteel en om de nieuwe techniek beter onder de knie te krijgen. Door op verschillende hoogtes te vliegen, ontstaan meer of minder pixels per oppervlak. 'Je kunt foto's maken met elke gewenste resolutie', zegt Keesstra. 'Als je laag vliegt, kun je elke graspol onderscheiden en de ondiepe sleuven in erosiegeulen zien. Dat soort precisie en flexibiliteit bereik je niet met traditionele luchtfotografie.' Mücher van Alterra gebruikt dan weer twee octocopters om de vegetatie in natuurgebieden in kaart te brengen.

Behalve fotocamera's zijn ook thermische camera's in te zetten. Keesstra heeft plannen om die te gebruiken om het bodemvocht te meten van bovenaf. 'Elke grondsoort heeft een andere verdamping op het moment dat het meer of minder nat is. Als de bodem droog is, warmt die sneller op omdat hij minder kan verdampen.'

Alterra is ten slotte bezig met de detectie van dieren in het bos aan de hand van thermische camera's. Dat kan ook met video. Collega's van de universiteit in Trier hebben zelfs met succes een camera die op iedere iPhone zit onder een octocopter geschroefd en daarmee 3D-beelden weten te maken.

Regelgeving

Er zijn genoeg mogelijkheden, maar de regelgeving is vaak een hindernis, weet Jappe Franke van Alterra. Hij is gecertificeerd piloot. 'In de bouw ken ik mensen die graag willen weten waar warmteverlies optreedt in woningen. Met een thermische camera kun je dat makkelijk zien. Maar je mag niet vliegen in stedelijk gebied.'

Eerst mocht alles, nu bijna niets meer. Maar de wetgeving wordt waarschijnlijk weer soepeler. 'De klepel hing eerst aan de uiterste buitenkant, is helemaal doorgeslagen naar de andere kant om vermoedelijk ergens in het midden tot rust te komen', zegt Keesstra. 'We hebben wel last gehad van die strenge regelgeving. We hebben driekwart jaar niet kunnen vliegen.'

Voor drones gelden vandaag dezelfde strikte regels als voor de luchtvaart. 'Regelgeving is nodig, want er kunnen ongelukken gebeuren', zegt Franke. 'Maar nu is er een overkill aan regels. Een beetje overdreven vind ik, vooral voor onze toepassingen. We vliegen alleen boven weilanden en natuurgebieden.'

De UAV's moeten eerst worden gecertificeerd en goedgekeurd op allerlei onderdelen. De apparaten mogen alleen door gediplomeerde piloten worden bediend, nooit boven mensen vliegen, niet hoger dan 300 meter en altijd met toestemming van de landeigenaar. Verder moet het vehikel steeds zichtbaar blijven.

Ook in België gelden strenge regels. Maar voor onderzoekers is de overheid soepeler. Zij krijgen makkelijker toestemming dan wanneer er voor commerciële doeleinden wordt gevlogen. Akkerbouwer Van den Borne speelt daar handig op in. 'Ik doe officieel niks commercieels, voor mij is het allemaal hobby. Daarom krijg ik toestemming om te vliegen.' ?