Спецможливості
Новини

Космос як найвищий рівень аграрних технологій

05.06.2008
471
Космос як найвищий рівень аграрних технологій фото, ілюстрація
У світовій практиці космос давно вже працює на сільське господарство. Використання методів дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) в інтересах сільгоспвиробників сприяє формуванню нових рівнів аграрних технологій, сільськогосподарського менеджменту і стратегічного планування. Україна — велика аграрна держава, яка хоч і має власну національну космічну програму, але, на жаль, не може похвалитися досягненнями в сфері використання даних дистанційного зондування для сільськогосподарських потреб. Аргументовано і докладно про це розповів читачам “Пропозиції” аналітик проекту ПРООН “Аграрна політика для людського розвитку” Микола Кобець — фахівець з більше ніж 15-річним досвідом роботи в галузі розробки та використання методів ДЗЗ в інтересах сільського господарства.

— Яким чином дистанційне зондування може допомагати аграрному виробництву?


— Дистанційне зондування дає змогу одержувати інформацію про об’єкти, явища та процеси на поверхні Землі з відстані. Оскільки така відстань може бути різною, то розрізняють наземні методи дистанційного зондування, авіаційні та космічні. Проте у всіх їх є одна спільна риса: одержання інформації відбувається шляхом реєстрації й аналізу електромагнітного випромінювання у різних діапазонах спектра — видимому, інфрачервоному, мікрохвильовому, радіодіапазоні тощо.


Передусім за допомогою методів ДДЗ можна кількісно оцінювати площі, зайняті різними сільгоспкультурами, визначати фазу розвитку рослин, деякі проблеми стану посівів, такі як нерівномірності визрівання, ураження шкідниками та хворобами, нестачу поживних речовин, загибель від несприятливих метеорологічних умов, а також оцінювати майбутню врожайність.
Другий напрям — інвентаризація сільськогосподарських угідь. Нині змінюється структура землекористування, відбувається виділення на місцевості земельних ділянок, з’являються нові суб’єкти господарювання. При цьому карти-схеми, з якими працюють землевпорядники, дуже часто є неточними. Скажімо, на планах землекористування вказано, що це є землі запасу, а насправді вже відбулося їх самозахоплення, вони розорані, зайняті під городи, дачне будівництво, або ж заросли лісом. Тобто їхній теперішній статус не відповідає тому, що заявлено на папері. Добрим прикладом такого застосування дистанційних методів є проект підтримки приватизації землі в Україні, що здійснюється компанією Chemonics за грантом USAID, метою якого є допомогти нашій державі у видачі 1,8 млн державних актів на право власності на земельну ділянку. В ході виконання цього проекту було закуплено знімки індійського супутника IRS, які дають змогу зробити уточнення площ та статусу земель, що підлягають паюванню.


Ще один напрям, де може застосовуватися дистанційне зондування Землі, — це точне землеробство, ключовим моментом якого є розуміння того факту, що кожне окреме сільськогосподарське поле є неоднорідним. У межах полів існують розбіжності в родючості грунту, забезпеченні поживними речовинами, вологою тощо. Через це врожайність на різних ділянках поля буде різною. Адже зазвичай у нас міркують так: ось є поле 100 га; з нього взяли вал 2500 ц; цей вал розділили на площу поля й одержали врожайність — 25 ц/га. Хоча, насправді, на одній ділянці поля було 35 ц/га, а на іншій — 15. Тобто 25 ц/га — це “середня температура по лікарні”.
Можна сказати, що точне землеробство є системою сільськогосподарського менеджменту, яка передбачає використання цілої низки сучасних інформаційних технологій, у тому числі і методів ДДЗ. Але основними в цій системі є технології так званого змінного нормування (коли залежно від ситуації, що склалася на кожній окремій ділянці поля, виконується — або не виконується — певна технологічна операція) та глобальне позиціювання (коли визначаються точні географічні координати кожної ділянки поля та місцезнаходження сільгоспмашин). Отже, мета застосування методів дистанційного зондування в точному землеробстві полягає в тому, щоб показати, в якому місці поля яка проблема існує, і з урахуванням цього коригувати норми висіву насіння, внесення добрив, застосування пестицидів. Це сприяє зменшенню затрат і збереженню навколишнього середовища.


— Які супутники потрібні для реалізації методів дистанційного зондування?


— Усе залежить від поставленого завдання. Якщо треба вивчати узагальнений стан рослинності на регіональному або національному рівні, то для цього можна використовувати космічні зображення із супутників серії NOAA або SPOT-5 VEGETATION, реєструючі пристрої яких мають низьку роздільну здатність (розмір одного елемента зображення — понад 1 км).
Проте, якщо в масштабах країни потрібно визначити площу посівів, наприклад, озимої пшениці, то для цього ліпше використовувати дані супутників, які забезпечують ідентифікацію окремих полів. Прикладом такого супутника є американський апарат Landsat-7, один елемент зображення якого має розмір близько 30 м. До речі, для того, щоб покрити всю територію України зйомкою з цього супутника, потрібно закупити близько 50 таких зображень.
Застосування супутникових даних у системах точного землеробства залежить від розмірів полів. Так, наприклад, в Україні, де середні розміри полів становлять десь близько 100 га, можна використовувати зображення із супутників Terra, Landsat, “Метеор-3М” або “Січ-1М”. Так, у Польщі, де домінують маленькі земельні ділянки, треба використовувати супутникові зображення з високою роздільністю на місцевості. І такі супутники є.
Варто зазначити, що характерною рисою сучасного етапу розвитку дистанційного зондування є його комерціалізація. На Заході приватні компанії зараз запускають комерційні супутники, які забезпечують роздільність на місцевості порядку метра. Останні такі апарати — супутники Ikonos та Quick Bird. Вони “бачать” предмети завбільшки 1,5–2 м (навіть окремі дерева та кущі) і таким чином дають змогу вирішувати значно ширше коло завдань: визначати пригнічення або загибель рослин на окремих ділянках, оцінювати густоту крон плодових дерев, виявити їх захворювання тощо. Звісно, що у Західній Європі, де середні розміри полів становлять 5–10 га, саме такі супутники і використовуються в технологіях точного землеробства. Але — все коштує грошей. Ціна супутникового знімка значною мірою залежить від просторової роздільності на місцевості, яку він забезпечує: що дрібніші деталі супутник “бачить”, то дорожчим буде знімок. Отож, якщо одна сцена місцевості, отримана з Landsat-7 (розміром 183х172 км), коштує десь 600 доларів, то одна повна сцена місцевості, отримана з супутника Quick Bird (16,5х16,5 км), коштує вже понад 9000 доларів. Можна купувати окремий фрагмент (але не менш як 60 км2) такої сцени, який обійдеться покупцю в 2080 доларів, що також недешево.
Я цікавився у західних колег, як ці технології розвиваються в них. І сказати, що дрібний фермер може собі дозволити займатися точним землеробством, було б неправдою. На всю Німеччину, наприклад, існує лише 3–4 великі агроформування, які застосовують ці технології у тій чи тій частині.


Водночас західні фермери часто вдаються до авіаційних методів дистанційного зондування. Там є приватні авіакомпанії, що мають малі легкомоторні літаки з відповідним оснащенням. Протягом години такий літак обстежує доволі велику площу. Коштує це значно дешевше, та ще й інформація надходить до замовника оперативніше. Для фермера це дуже вигідно. Адже йому все одно, з якої висоти буде знято його поле: його цікавить побачити, де в нього проблема, ідентифікувати цю проблему і знайти алгоритм боротьби з нею.


— Чи існують в Україні фахівці, спроможні застосовувати методи дистанційного зондування в інтересах нашого АПК?


— Є спеціалісти, які добре знають спеціалізоване програмне забезпечення. Вони можуть проводити первинну обробку та корекцію зображень, виконувати прості операції з класифікації об’єктів на космознімку, розраховувати так звані вегетаційні індекси — адже сучасні комп’ютерні програми з обробки супутникових зображень мають доволі великі можливості. Але коли мова заходить про розв’язання якоїсь конкретної аграрної проблеми, такі спеціалісти не можуть дати поради. З моєї точки зору, людина, яка цим займається, повинна знати об’єкт дослідження, мати агрономічні знання. Технічний спеціаліст, який не орієнтується у специфіці аграрного виробництва, не розуміє сортових особливостей сільгоспкультур або різниці між проявом уражень різними шкідниками, не зможе грамотно виконати тематичну інтерпретацію отриманого зображення.


Прикладом цього може бути випадок, що стався під час проведення “круглого столу” на конференції “Зернова індустрія’2004”. Технічні спеціалісти провели класифікацію посівів озимої пшениці за їх станом для окремого району Миколаївської області. Два близьких поля істотно різнилися за біомасою, тож, згідно з класифікацією, були віднесені до різних класів: “добрі” та “погані”. І лише присутні на зустрічі спеціалісти-аграрії, поглянувши на запропоновані фотографії полів, одразу визначили, що обидва поля перебувають у доброму стані, тільки на одному з них посіяна пшениця карликових сортів.
З іншого боку, спеціалісти-аграрії дуже мало знають про специфіку ДДЗ, його можливості та обмеження. Тому від них можна почути вкрай протилежні думки: від такої, що дистанційне зондування може вирішити всі їхні проблеми, до такої, що ці методи абсолютно нездатні допомогти аграрному виробництву. Як завжди — істина лежить десь посередині.


Фахівців, які б розумілися на застосуванні методів ДЗЗ для сільського господарства, нині в Україні не готують. В окремих вузах лише почали з’являтися, скажімо так, початкові курси, або основи дистанційного зондування, де “на пальцях” дуже спрощено мовиться про ці методи і завдання, які вони можуть вирішувати. У нас немає жодного підручника, а навчити студента “з нуля” на доволі складних монографіях дуже важко. Отож, треба зібрати фахівців — тих, хто ще залишився і кому є що сказати молодому поколінню. Потрібні підручники. Ось куди треба спрямовувати зусилля і фінансування.
Проте й найдосвідченіший інтерпретатор не зробить своєї справи без відповідної методики. Він має бути озброєним знанням певних зв’язків характеристик зображення з характеристиками об’єкта дослідження. А для встановлення таких статистично достовірних зв’язків потрібні тестові ділянки та роки кропіткої роботи, яка, до того ж, недешево коштує.


За кордоном така робота для різних регіонів проведена, вищезгадані залежності встановлені і методики складені. Але проблема в тому, що вони не є універсальними. Тобто не можна взяти, скажімо, методику визначення продуктивності пасовищних угідь, розроблену для штату Айова, і перенести її на територію України: вона не працюватиме. Це означає, що нам треба все ж таки виконати певний обсяг роботи.


— Тобто таких методик в Україні зовсім не існує?


— Їх напрацювання починалося ще за часів СРСР. Тоді існувала певна спеціалізація: Білорусь виробляла прилади для дистанційних вимірювань, Україна — ракети, Росія мала потужні обчислювальні можливості, і там були зосереджені класні спеціалісти-інтерпретатори. Тепер можна сказати, що ми зберегли позиції лише в галузі ракетобудування. Україна має свою національну космічну програму, де є розділ дистанційного зондування. Але роботи в цьому напрямі за браком коштів майже не ведуться. Через це ми втрачаємо у блоці “людський фактор”: спеціалісти переходять до інших галузей або взагалі їдуть з України.
А те, що було створено раніше, робилося під іншу приладну базу. Я, зокрема, брав участь у розробці авіаційних методик для визначення вмісту в рослинах хлорофілу та рівня забезпечення посівів азотним живленням. Приладів, з якими довелося мені працювати (до речі, білоруської розробки), нині немає, і тепер цю методику, на яку отримано патент СРСР, реалізовувати немає на чому, якби навіть хтось захотів.


— Яким, на вашу думку, є найбільш перспективний шлях розвитку системи дистанційного зондування для потреб АПК в умовах України?


— Думаю, що створення в Україні повноцінної системи дистанційного зондування нині є цілковитою утопією, бо грошей, навіть на створення системи моніторингу агроресурсів та прогнозування урожайності, у нас просто немає.
Але слід пам’ятати, що Україна перебуває не на безлюдному острові. Поруч з нами Євросоюз продовжує виконувати програму MARS, у межах якої здійснюється моніторинг сільського господарства за допомогою методів ДДЗ. У виконанні цієї програми брали участь спочатку п’ять країн ЄС, потім приєдналися інші. І навіть країни, що тоді не були членами Євросоюзу — Угорщина, Чехія, Польща, — у дев’яностих роках теж брали участь у роботах за цією програмою. Тобто вони облаштовували на своїй території тестові полігони, виконували наземні експерименти, вивчали зв’язок спектральних характеристик з параметрами стану рослинності та адаптували наявні методики до своїх агрокліматичних умов. Цей підготовчий етап тривав 5–6 років. У результаті було створено загальноєвропейську систему MCYFS для прогнозування врожайності сільгоспкультур, яка почала працювати в операційному режимі з 2000 року. Коштувало це задоволення десятки мільйонів доларів.
Свого часу Радянський Союз намагався створити аналогічну систему, але — не вийшло. Отож, нам не треба “вигадувати велосипед”: Україні буде значно простіше й вигідніше влитися у чинну європейську систему.
Але ми маємо цілу низку проблем: перш за все потрібна добра воля та підтримка українського уряду для початку робіт з адаптації напрацьованих в ЄС моделей та методик для українських умов. У разі позитивного рішення щодо розробки такої євроінтегрованої системи моніторингу агроресурсів треба визначитися, хто буде координувати ці роботи і яким чином буде здійснюватись обмін інформацією між державними органами, задіяними в цьому проекті. Адже цей обмін іноді відбувається на комерційних засадах, що неприпустимо для нормального функціонування такої системи.
Крім того, подекуди виникають проблеми, пов’язані з режимом секретності, особливо коли треба використовувати зображення високої просторової роздільності на місцевості: наприклад, для потреб точного землеробства або для кадастрових робіт.


Записав Павло Коротич

Інтерв'ю
У сезоні-2017 представництво Syngenta в Україні визнано низкою аналітиків та аграрних ЗМІ однією з найуспішніших транснаціональних компаній в державі. Syngenta Ukraine лідирує в сегменті продажів ЗЗР і насіння, надає консалтингову та... Подробнее
Статуя кохання в Батумі "Алі та Ніно"
Нещодавно Україну відвідав заступник директора «Агросервіс центру» при Міністерстві сільського господарства Аджарії Леван Болгвадзе. Користуючись нагодою, propozitsiya.com поспілкувалась із

1
0