בתקופות מסוימות בעונת הגידול, על מגדלי תפוחי האדמה לעקוב באופן שוטף אחר מצב החנקן של הגידולים שלהם על מנת ליישם דשן בצורה היעילה ביותר.
נוהג נפוץ הוא לאסוף עלים מצמחים בכל שדה ולאחר מכן לשלוח אותם למעבדה לניתוח חנקה. תוך מספר ימים, המגדלים מקבלים תוצאות המציינות אם יש צורך בעוד דשן חנקן או אם הביצועים תקינים. המערכת עובדת, אבל התהליך הזה יכול להיות מואץ, אומר אני וואנג, דוקטור אוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון, המחלקה לגננות.
"איסוף עלים לוקח הרבה זמן ומאמץ", אומר וואנג.
"ולפעמים התוצאות יכולות להיות מטעות, כי כמות החנקה בעלים יכולה להיות מושפעת מגורמים רבים, כמו תנאי מזג האוויר או עיתוי הדגימה. בנוסף, התוצאות אינן לוקחות בחשבון הבדלים מרחביים [דרישות חנקן] בשטח".
הפרויקט ממומן המכון הלאומי למזון וחקלאות של USDA, כולל איסוף ועיבוד נתונים ממצלמה היפרספקטרלית. הוא מותקן על מל"ט (כלי טיס בלתי מאויש) או כלי טיס נמוך שטס מעל אזורי תפוחי האדמה הנחקרים.
הצוות של וואנג מפתח מודלים ממוחשבים לקישור תמונות למצב חנקן צמחי בעונה, תפוקה, איכות ותשואות כלכליות של סוף העונה.
"הצוות שלי ואני מקווים לפתח תוכנית מקוונת שתמיר תמונות היפרספקטרליות למידע על מתי וכמה להפרות, כך שהמגדלים יוכלו למקסם רווחים עם השפעה סביבתית מינימלית", אומר וואנג.
"גורמים הגורמים לשינויים במצב החופה, כגון מצב תזונתי, נוכחות והעדר לחות או מחלה, קשורים להחזר ספקטרלי ולכן ניתן להמחיש אותם בתמונות היפרספקטרליות", אומר טרבור קרוסבי, סטודנט לתואר שני ב-Wang's מַעבָּדָה.
בטיסה בודדת מעל שדה מחקר של 70 על 150 מטר, ניתן לאסוף עשרות תמונות, שכל אחת מהן מכילה מאות רצועות ספקטרליות. כדי להאיץ את עיבוד התמונה, וואנג שכרה שני עובדי מפתח. פיל טאונסנד, פרופסור לאקולוגיה של יער וחיות בר, הוא מוביל בטכנולוגיית חישה מרחוק. פול מיטשל, פרופסור ומומחה במחלקה לכלכלה חקלאית ויישומית, עורך ניתוח כלכלי, שעל פיו מודל ממוחשב נותן המלצות ליישום חנקן.
קרוסבי, שהוביל את מדידות הקרקע, אסף נתונים מאתרי סקרי שדה בשלבים שונים של גידול תפוחי אדמה. זה כולל את מדד שטח העלים, ריכוז החנקן הכולל בעלים וגבעולים, מספר הפקעות ומשקלן של פקעות בודדות וגורמים סביבתיים כמו לחות וטמפרטורה של הקרקע, קרינת השמש ומהירות הרוח. בעת הקטיף הוא מודד את התפוקה הכוללת של הפקעות ואת גודלן.
לאחר מכן פיתח קרוסבי מודלים משופרים המקשרים תמונות היפרספקטרליות למדידות מבוססות קרקע. המטרה היא לחזות את מצב החנקן של הגידולים בזמן אמת ולחזות את יבול הפקעות בסוף העונה. בשלב זה, עבודת השטח ועיבוד התמונה הושלמה, וקרוסבי מתמקדת בפיתוח מודלים.
וואנג חולק רבות את מחקריו עם מגדלי תפוחי האדמה והירקות במדינה. יש לו קשר טוב עם חקלאים ברחבי המדינה ורבים מצפים לתוצאות המחקר שלו.