Ny brug af satnav sparer dyrebart vand

Vandbeskyttelse er en stigende bekymring globalt, og især for landmænd i USA, hvor årtiers vanding af enorme marker har udtømt vitale ressourcer af fersk overfladevand og grundvand. En ESA-spin-off, der kan hjælpe med at bevare vandforsyningen og samtidig garantere afgrødevanding, gennemgår nu sidste test.

Den tidligere ESA -medarbejder Javier Martis ambitiøse plan er at bekæmpe overforbrug af kunstvanding, baseret på et koncept udviklet på agenturets teknologicenter i Holland:ved hjælp af reflekterede satellitnavigationssignaler til fjernmåling af jordens overflade.

Sparer vand og øger afgrødeudbyttet

Ligger under otte stater i det centrale USA, den store Ogallala akvifer leverer næsten en tredjedel af grundvandet til afgrødevanding i landet - men en stor del af akviferen, især i delstaterne New Mexico, Texas og Oklahoma, kunne tørre op inden for en eller to generationer, hvis der ikke tages handling.

To tredjedele af akviferens vand ligger under Nebraska, gør staten til et fokus for at teste den tilgang, Javiers firma Divirod har udviklet.

I løbet af de kommende måneder, flere gårde vil regulere og optimere deres kunstvanding ved hjælp af den nye teknik til at reducere vandforbruget.

"Vores system sammenligner reflekterede og direkte satnavsignaler for at afsløre fugtindholdet i jord og afgrøder, "forklarede Javier, Divirods administrerende direktør.

"Vi forventer, at vores system kan spare landmænd for omkring 30% i driftsomkostninger hvad angår både vand og energi. Afgrødeudbytter afhænger af mange faktorer, men vi vurderer, at vi også kan forbedre udbytterne med 10-12%. "

Brug af satnav -signaler til fjernmåling

Javier arbejdede sammen med ESA-ingeniør Manuel Martin-Neira om agenturets SMOS-jordfugtighed og havsaltholdighedssatellit. Her, han fik ideen om at bruge reflekterede satnav -signaler fra et projekt foreslået af Manuel til fjernmåling. Manuel foreslog at bruge mikrobølgesignalerne til at måle terrestriske træk, såsom topografien af ​​oceaner.

"Satellitter, der bærer højdemålere, der bruger radar, kan kun måle langs flyvelinjen, der henviser til, at jeg indså, at ved hjælp af reflekterede satnav -signaler ville vi kunne tage målinger fra flere forskellige punkter, "forklarede Manuel.

Spin-off fra rummet

"Javier og Manuels arbejde resulterede i tre ESA -patenter til brug af reflekterede satellitsignaler, et gennembrud nu tilgængeligt for udvikling af nye terrestriske applikationer, "sagde ESA Technology Transfer Program officer Mercedes Sánchez Álvarez.

"Det er dejligt at se, at Javier har taget den samme signal tilgang og brugt det på en anden måde til at udvikle et praktisk system til jordmålinger af jordens fugtindhold, vandstand i reservoirer, snesæk og vådområder, blandt andre applikationer. "

Manuel tilføjede, "Selvom principperne for, hvordan SMOS måler jordfugtighed, er forskellige fra Divirod -metoden, begge teknikker giver i det væsentlige det samme.

"Men det gode her er, at selve satellitnavigationen er i fokus for megen udvikling, så at basere et jordfugtighedsmålesystem på det bør muliggøre omkostningseffektive resultater. "

Javier forklarede, at nøglen er, hvordan satnav -signalerne behandles. "Brug af satnav til fjernmåling er ikke unikt, men vi har udviklet software, der lader os måle variationer over et stort felt ned til en opløsning på omkring 5x5 m eller mindre, kun ved hjælp af en sensor på en stang i midten af ​​feltet.

"For nogle applikationer kunne vi reducere denne opløsning til under en kvadratmeter i fremtiden."

Denne detaljerede dækning kan integreres i kunstvandingssystemer, så vand leveres præcist til forskellige områder på tværs af hvert felt efter behov.

Sensorer kan også indbygges i industrielle centers svingvandingssystemer, der er meget udbredt i hele USA og kombineret med maskinlæring for at skabe en selvstændig, lukket kredsløb.

Bedre dyrkning i Nebraska

"Jeg er virkelig begejstret for udsigten til at bruge Divirod -teknologien til at forfine, hvordan vi bruger vand på vores gård, "sagde Roric Paulman, ejer af Paulman Farms i Nebraska, et af de første forsøgssites.

"Vi befinder os nu i et område til forvaltning af vandbegrænsninger. Nebraska -lovgivningen anerkender, at behovet for overfladevand og grundvand i fremtiden er vigtigt for akviferens bæredygtighed."

De alternative metoder til vurdering af jordfugtighed er fysiske sonder og satellitbilleder. Imidlertid, en sonde måler kun værdien på et tidspunkt, og ekstrapolering af det kan være kompliceret af de forskellige jordtyper, skråninger og varierende terrænhøjde - selv på tværs af et enkelt felt.

"Problemerne med satellitbilleder er ikke kun opløsning og omkostninger, men også den tid, det tager at indsamle dataene og oversætte dem til en indstilling for kunstvandingsværktøjet. Dette kan tage dage, men på en gård arbejder vi i realtid, "tilføjede Roric.

På vej mod effektiv vandforbrug

Divirod udfører sensortest på University of Nebraskas Lincoln Experiment Station for at bekræfte sensormålingerne. Det vil også være en af ​​de teknologier, der er undersøgt af Ogallala Water Coordinated Agriculture Project, som kan involvere tusinder af sensorer.

Selvom landbruget er et fokus for Divirod, virksomheden er allerede ved at undersøge andre applikationer. Fra maj, sensorer vil blive testet på to steder i Boulder, Colorado, for deres potentiale for at dæmpe vandforbruget i kommunale landskaber. Der har også været interesse fra Mellemøsten. Der er indgivet et foreløbigt patent, og flere kan følge.