Spårar fosforläckage med små flygplan

Forskare har hittat ett intressant användningsområde för obemannade små flygplan, UAV. Bilder tagna från flygplanen kan användas för att identifiera markområden där riskerna är stora för fosforläckage till vattendrag.

Forskaren Niklas Adolfsson vid JTI testar det lilla obemannade UAV-planet ”Smartone” på ett fält utanför Norrköping. Metodens används för att identifiera markområden där riskerna är stora för fosforläckage till vattendrag. Foto: JTI
Fosfor har gödande effekt på allt som växer och finns i såväl stallgödsel som handelsgödsel. Vid övergödning ökar risken för läckage till vattendrag, med ­oönskad igenväxning och algblomning som följd. Men det finns också andra riskfaktorer för fosforförluster, såsom exempelvis erosion, ytavrinning och stående vatten.

För att minska fosforläckage från jordbruket krävs ofta aktiva insatser.  – Högupplösta ytmodeller, som i detta fall är framtagna med ett obemannat flygplanssystem, kan ge viktigt dataunderlag när riskområden för fosfor­förluster ska kartläggas, säger Anna Rydberg.
Forskare vid Institutet för jordbruks och miljöteknik, JTI, har därför genomfört ett projekt för att undersöka möjligheter att lättare upptäcka fosforläckage.

– Det är viktigt att kunna kartlägga områden där riskerna för fosforförluster är särskilt stora, eftersom förebyggande insatser ger bäst effekt om de anpassas efter lokala förutsättningar, säger Anna Rydberg, chef Jordbruk på JTI.

Anna är även den som har ansvarat för projektet, som utförts i samarbete med Sveriges Lantbruksuniversitet, SLU.

PRÖVADE OLIKA UPPLÖSNING

I projektet användes små, lätta och obemannade flygplanssystem, även kallade UAV. Med hjälp av den inbyggda gps:en och avancerad mjukvara, skapades kartriktiga och högupplösta digitala översiktsbilder och ytmodeller över ett avrinningsområde, tagna på 250 meters höjd.

JTI testade tre olika bildupplösningar: den högsta upplösningen gav en kvadratmeter markyta per pixel, den näst högsta gav fyra kvadratmeter markyta per pixel, vilket även motsvarar den nya nationella höjdmodellen NNH. Den lägsta upplösning som användes avbildade 50 kvadratmeter markyta per pixel, vilket motsvarar Lantmäteriets äldre höjdmodell.

Upplösningen viktig

Ytmodellerna med upplösningarna en respektive fyra kvadratmeter markyta per pixel pekade ut i stort sett samma riskområden för fosforläckage. Det innebär att den rikstäckande NNH är fullt tillräcklig och ett bra tillskott som dataunderlag till fosformodellering.

– Upplösningen på 50 kvadratmeter var däremot för låg för att kunna användas, säger Anna Rydberg.

Ett så kallat ortofoto, en geometriskt korrigerad flygbild som fotograferats med UAV-plan. Här kan man också till viss del se täckdikningar.
Upplösningen i ytmodellerna är viktig. För låg upplösning ökar risken att man missar områden där förlusterna är stora, och där åtgärder skulle kunna göra stor nytta om de sattes in. För hög upplösning innebär å andra sidan behov av mer omfattande beräkningar, eftersom datamängden då blir stor samtidigt som resultatet kan bli plottrigt och svårtolkat.

– Det är alltså viktigt med lagom hög upplösning på ytmodellerna för att fosformodellerna ska ge optimalt resultat, säger forskaren Niklas Adolfsson, som idag genomför flygningarna med UAV på JTI.

Flygningen gjordes utanför Norrköping. Då området var ganska stort, flera kvadratkilometer, gjordes ett trettiotal flygningar vars ortofoton och höjdmodeller sedan sattes samman för att få ett ortofoto och höjdmodell över området.

– Som stöd till bildmaterialet mättes även ett antal markstödspunkter med RTK-GPS i området för att få så hög noggrannhet på materialet som möjligt. Greppa Näringen bidrog också med en del markdata till projektet, säger Niklas Adolfsson.

Säkrare gränsdragning

JTI genomförde också en enkätundersökning med lantbrukare i området för att hämta in deras observationer och erfarenheter kring de tre risktyperna. Sedan jämfördes det statistik. Jämfört med lantbrukarnas egna bedömningar, identifierades då generellt större områden som riskområden.

– Användningen av de verktyg och modeller som vi använde bör därför kunna leda till säkrare gränsdragningar för riskområden där det är mest angeläget att sätta in åtgärder för att minska fosforförluster, säger Anna Rydberg.

Ofta blir det högre förluster i områden med högre lerhalt, speciellt om det förkommer genvägar i landskapet – exempelvis ytavrinning och erosion – eller i markprofilen i form av sprickor. Sandjordar kan också vara riskjordar.

Fält som fotograferats med UAV-plan. Detta är en höjdmodell där mörkgrön färg visar lågt belägen plats, röd färg visar platser högre upp, och gul färg det som är mittemellan.

I andra sammanhang

Anna Rydberg menar att den typ av data som togs fram inom ramen för projektet skulle kunna vara av intresse även i andra sammanhang.

– Digitala ytmodeller skulle kunna användas för att skapa bättre beslutsstödsmodeller för exempelvis gödsling på fältnivå eller för att bestämma bästa placering för anläggning av nya våtmarker, säger Anna Rydberg.

Den typ av data som togs fram inom ramen för detta projekt kan även vara av intresse för lantbruk och miljöarbete i andra sammanhang. Digitala ytmodeller skulle kunna användas för att skapa bättre beslutsstödsmodeller för exempelvis gödsling på fältnivå eller för att bestämma bästa placering för anläggning av nya våtmarker.

Projektet har finansierats av Stiftelsen Lantbruksforskning. I projektgruppen medverkade Anna Rydberg och Niklas Adolfsson från JTI samt Faruk Djodjic från Sveriges Lantbruksuniversitet.

UAV för insamling av höjddata till fosformodeller

För att minska fosforläckage från jordbruket krävs ofta aktiva insatser. Dessa insatser ger bäst effekt och blir billigast om de anpassas efter lokala förutsättningar. Högupplösta ytmodeller, som i detta projekt framtagna med ett obemannat flygplanssystem, kan utgöra ett viktigt dataunderlag när riskområden för fosforförluster ska kartläggas. Utifrån dessa kan man med hjälp av olika fosformodeller kartlägga tre stora riskfaktorer: erosion, ytavrinning och stående vatten. Faktorer som har stor inverkan på fosforförluster. Källa: JTI

Micael Goth

Frilansjournalist

Artikeln publicerades söndag den 14 juni 2015

Nyhetsbrev

Prenumerera på vårt nyhetsbrev
Direkt i din inkorg!

Senaste