Космічний агромоніторинг в Україні

Сайт «Пропозиція» вперше в гостях у настільки «закритій» установі. Похмура прохідна, спеціальне бюро перепусток, перевірки документів, перепустки, прохід із супроводжуючим - все це  мимоволі нагадує радянські "поштові скриньки". Далі, хитромудрий маршрут проміж старими корпусами, довгі коридори з непримітними дверима, що остаточно заплутують стороннього гостя. Однак коли заходиш у потрібні двері, розумієш навіщо всі ці умовності: половина працюючих за моніторами і ноутбуками в одному з приміщень у камуфляжі. У наступній кімнаті усі в цивільному, проте таємничість не менша…

Отож, ми в Національному центрі управління та випробувань космічних засобів. На столах великі монітори – межа бажань тих, хто займається дизайном поліграфії. Один з фахівців обробляє супутниковий знімок з ділянкою великого поля. При збільшенні його ми чітко бачимо, як одна з непомітних цяток на зображенні перетворюється у трактор, а інша – у сівалку. Видно навіть куряву, яку здіймається за сівалкою.

Саме таку виняткову чіткість зображення забезпечують сучасні супутники із розрізненістю до 50 см. На жаль, це інформація не від вітчизняних, а від іноземних супутників, яка приймається фахівцями Національного центру на українські наземні станції.

Два власні супутники Україна планує вивести на орбіту лише у найближчі роки. Вони будуть забезпечувати дещо нижчу розрізненість: один — у 7,8 м, а інший — 2,5 м. Але така інформація також є дуже актуальною для потреб держави. Саме фахівці Національного центру будуть здійснювати цілодобові заходи з управління та експлуатації цих супутників. Це єдина в Україні організація яка здатна виконувати роботи такого рівня. 

А поки що Національний центр управління та випробування космічних засобів отримує знімки надвисокої та високої розрізненості на власні наземні станції на комерційній основі.

Втім, подібна інформація без спеціальної обробки мало що скаже пересічному аграрієві.  Вузькоспеціалізований фахівець із дешифрування космічних даних може «витягнути» зі знімків максимум корисної інформації. У вищезгаданому Національному центрі такі послуги порівняно недорогі. Як переконує Начальник Національного центру Володимир Присяжний, і космічні знімки, і їх обробка фахівцями центру, обійдуться українським аграріям значно дешевше, ніж наявні на вітчизняному ринку різноманітні цифрові додатки.

Але побачити як трактори їздять по полю — це лише невелика частина тієї інформації, яку можна отримати з космосу. На підтвердження цього фахівці установи показують знімок окупованого Криму за минулий рік. Накладання його на аналогічний знімок 2014 р. демонструє різке зниження до 30% площі деяких водойм, що входять до складу систем зрошення АР Крим.

А ось тематична карта на основі супутникового знімка з індексом вегетації по АР Крим та півдню України за минулий рік. Червоні острівці, які показують критичний стан рослинності є й на прилеглій до Криму території Херсонщини, але степовий Крим буквально рясніє червоним кольором, яким позначені ареали, де середній індекс вегетації знизився на 0,3 одиниці. Це свідчить про відчутне зменшення біомаси рослинного покриву через нестачу води.

За допомогою цих інструментів відповідні українські державні чиновники бачать реальний стан речей на окупованих територіях. І хоча цього року завдяки більшій кількості опадів ситуація краща, все ж фахівці констатують, що в степовому Криму без дніпровської води вирощування польових культур поступово буде згортатись: зі свердловин такі площі не поллєш.

Подібні тематичні карти, але щодо свого регіону, можуть побачити не тільки фахівці Національного центру, а й усі бажаючі, причому безкоштовно. Для цього достатньо зайти на сайт відомства http://portal.dzz.gov.ua/geoportal/. Тут є інформація про рівень вологості ґрунту, прогноз погоди, той же індекс вегетації, температуру на поверхні ґрунту, імовірність виникнення температурних аномалій у певних місцевостях, індекс вегетації, прогноз пожежної небезпеки, а також дані про сніготанення та висоту снігового покриву. Щоправда, ці дані подані з низькою розрізненістю: від 250 до 1000 м, що не дає змоги бачити ситуацію на конкретному полі – тільки загальну картину для місцевості. До того ж дані про температуру на поверхні ґрунту коректні тільки за умов безхмарної погоди. Дані, що базуються тільки на результатах космічної зйомки, в хмарну погоду недоступні: хмари для супутника виступають нездоланною перешкодою для моніторингу поверхні Землі.

На щастя, є ще дані радіолокаційного моніторингу, для якого хмари — не завада. А прогноз температури базується не лише на даних супутникового моніторингу, а й на даних державних наземних метеостанцій та інших.

Національний центр на основі цієї інформації напрацьовує технології з прогнозу урожайності. Він веде пілотний проект з цієї теми ще з 2007 р. в межах невеликої території Дунаївецького району, щороку звіряючи свої прогнози з реальними показниками і на базі розбіжностей вдосконалюючи методику. На сьогодні, за словами фахівців установи, вдалося досягти прогнозування врожайності з точністю до 10% від дійсної в той чи інший бік, але директор Національного центру вважає, що цього недостатньо і методику слід удосконалювати далі.

Також із точністю більше 90% вдалося ідентифікувати більше десятка найпоширеніших польових культур, зокрема, ріпак, гречку, а також відрізняти люцерну від конюшини, а овес — від ячменю і пшениці. Як пояснили фахівці установи, такої точності вдалося досягти завдяки тому що, в межах пілотного проекту, який охопив Дунаєвецький район Хмельниччини, на 8% площ вдалося отримати наземні дані для порівняння, об’їжджаючи район на машині з GPS-навігатором у руках. Якщо отримувати з землі, наприклад, лише 2% даних, то точність ідентифікації культур становитиме лише близько 50%. Тому нерідко з інших джерел можна зустріти дані, де всі зернові або всі багаторічні насадження зібрані в одну загальну групу.

Дані ідентифікації культур показали багато цікавого. Так, наприклад, на одному з полів ріпак вирощували 3 роки поспіль. Але ще цікавіша інформація випливла, коли за даними космічного моніторингу почали встановлювати межі ділянок. Виділялись ділянки площею не менше 1 га, тобто городи навіть не бралися до уваги. Але межі всіх приблизно 4,5 тис. земельних ділянок у районі було визначено з використанням ортофотопланів, тобто з поправкою на рельєф. І виявилося, наприклад, що низка розпайованих полів, дані про площу яких у земельний кадастр перекочували з колгоспного паспорту поля, мали площу не 100 га, як зазначено в паспорті, а 110-115. За часів колишнього СРСР за рахунок неврахованих площ колгоспам вдавалося завищувати показники врожайності, за які господарство і його керівники отримували різноманітні заохочення. Зараз вони використовуються подібним чином, але у приватних інтересах. Однак найгірше те, що місцями межі полів і особливо паїв на місцевості дуже розходяться з даними Держгеокадастру.

Ще один пласт інформації про ваше поле, яку можна побачити з космосу, — загибель рослинності, наприклад, внаслідок стихійного лиха. На знімках високої точності, після великої бурі чи граду можна побачити «лисини» навіть на окремому полі, де культура не зійшла, вимокла, вибита тощо. Але сучасні інформаційні інструменти на основі обробки знімків супутника Sentinel-2 дозволили фахівцям Національного центру за декілька годин оцінити стан близько півтисячі полів  (30 тис. га) після буревію у Черкаській і Полтавській областях у 2017 р.

Отже, з космосу можна побачити, що робиться на полі в певний момент часу, яка культура посіяна, її загальний стан, індекс вегетації, навіть допомогти аграріям у плануванні агрохімічних заходів щодо внесення добрив тощо. Тобто, космічні знімки дають змогу побачити, чи обробляється ділянка насправді, чи порушується на ній сівозміна, її реальні межі й розміри. Ця інформація цікава не лише для фермерів, а й для податкових та контролюючих державних органів, зокрема, про справжній масштаб шкоди від стихійних лих. Інформацією Національного центру  щодо агро- та екомоніторингу вже користуються профільні міністерства, що сприяє економічному розвитку нашої країни і дає надію на подальше поширення космічних технологій у інших сегментах економіки та їх впровадження на регіональному рівні.

Однак, для цього потрібен системний державний підхід, суттєве збільшення фінансування космічної галузі, усвідомлена підготовка молодих фахівців за відповідними спеціальностями, належна робота з регіонами тощо.

За світовим досвідом для супутникового агромоніторингу в масштабах країни потрібно 1–2 фахівці з обробки супутникових даних на район. Тобто, на всю країну потрібно до 900 осіб тільки технічного персоналу, що збиратиме наземні дані і підтримуватиме базу земельних ділянок в актуальному стані. Потім за діло повинні взятись аналітики, агрономи, програмісти і результат перевищить всі очікування.  Однак, за словами Начальника Національного центру, наразі установа не має й десятої частини необхідного персоналу. Відтак може здійснювати агромоніторинг лише невеликих територій у дослідних цілях. Зараз моніторинг виходить на новий рівень: після виконання комплексного обстеження Дунаєвецького району Хмельниччини Національний центр разом з Житомирським Національним Агроекологічним університетом береться за територію цілої області — Житомирської. Однак невідомо, коли вдасться закінчити цю роботу. На її виконання знадобиться сприяння регіональної влади і потужна підтримка з боку університету та Міносвіти.

Супутниковий моніторинг може відчутно допомогти державі у нелегкій справі поповнення бюджету (актуалізація збору податків і штрафів за неналежне використання земель), а також для економії бюджетних коштів постачаючи інформацію для контролюючих органах на місцях. За наявності таких системних даних буде набагато складніше писати, що «все загинуло» і претендувати на завищені суми компенсацій внаслідок стихійних лиха. При цьому, забезпечується подвійний контроль: як тих, кого перевіряють, так і тих, хто перевіряє.

Минулого року Академією аграрних наук було ініційовано створення Центру «Агрокосмос».  Ідея чудова, але без належного фінансування і достатньої кількості персоналу всі зусилля Інституту агроекології та природокористування НААН України, на який було покладено це завдання, навіть за підтримки Національного центру, будуть марні.

Таким чином, Україна як космічна і водночас аграрна держава має великий потенціал та наявні напрацювання для широкого впровадження космічних технологій в інтересах розвитку економіки країни. Все що для цього потрібно — це політична воля нового керівництва держави і відповідне фінансування. Національний центр та відповідні галузеві наукові установи можуть стати основою і точками росту для такого амбітного проекту. Не лише США та розвинені країни Європи і Азії вже пройшли цей шлях, але й Казахстан, Туреччина, Білорусь та інші. В Україні такі зміни теж можливі і на часі…

Богдан Малиновський, b.malinovskiy@univest-media.com