Спецвозможности
Техника и оборудование

Зачем агробизнесу космические технологии?

30.01.2019
1143
Зачем агробизнесу космические технологии? фото, иллюстрация

Как оказалось, для комплекса услуг по дистанционному зондированию, в котором сочетаются, дополняя друг друга, космические и авиационные (сейчас это прежде всего беспилотные) технологии мониторинга, сельское хозяйство - один из главных заказчиков. Какие проблемы сельхозпроизводителей могут решить космические технологии?

 

Сельское хозяйство — один из главных потребителей данных космического зондирования

Потенциальную потребность только центральных и местных органов власти в данных дистанционного зондирования Земли начальник информационно-аналитического отдела Национального центра управления и испытаний космических средств Государственного космического агентства Украины Сергей Янчевский оценивает в более чем 300 млн евро в год. При этом второй по важности сферой, требующей этих данных, после военной и охраны границы (что поделаешь - страна воюет), является отрасль продовольственной безопасности. Ее потребность Сергей Янчевский оценивает в денежном выражении в 93,5 млн евро. Для сравнения: на все другие проблемы, кроме обороны и продовольственной безопасности, приходится лишь 20% потребностей в данных дистанционного зондирования.
 
Что же могут дать космические технологии сельскому хозяйству? Как рассказал ректор Национального авиационного университета Владимир Исаенко, комбинированный авиакосмический мониторинг имеет четыре основных составляющих:
 
зондирование поверхности;
 
мультиспектральная съемка сельскохозяйственных угодий;
 
гарантированный ежедневный мониторинг и
 
системы обработки данных мониторинга.

Почему вдруг все это стало нужно сельскому хозяйству? Ведь раньше выращивали урожай безо всяких космических технологий. Однако с развитием и внедрением точного земледелия значительно расширился спектр полезной информации. Вот здесь и пригодилась информация, полученная путем дистанционного мониторинга полей. Получив ее, точное земледелие использует эти данные для дифференцированного внесения удобрений и СЗР, дифференцированного полива и многое другое, что в конечном счете позволяет сэкономить ресурсы и снизить расходы и способствует повышению урожайности.

Взять хотя бы спектральный анализ. Он позволяет определить состояние растений, а следовательно - проблемные зоны, где причиной нарушений могут быть то лиуплотнение или пересыхание почвы, то ли нарушение минерального питания. Также эта технология позволяет прогнозировать урожайность. Правда, авиакосмическое зондирование требует контрольного мониторинга с земли на менее чем 5% территории.

 

Практические аспекты

Сейчас вокруг Земли вращается масса спутников, осуществляющих дистанционное зондирование. Разрешение этих данных очень разное. Например, спутники NASA и NOAA (Национальное управление океанических и атмосферных исследований США) имеют разрешение от 1 км до 250 м. Преимущества подобных снимков в том, что они охватывают большие территории. А даже такого малого разрешения хватает для того, чтобы, например, отслеживать движение воздушных масс, циклонов, атмосферных фронтов. Например, для составления карты влажности почв хватает разрешения в 500 м.
 
Украинские спутники «Сич-2-1» и «Сич-2М» обеспечивают разрешение 7,8 м, а такие, как «Сич-3.0», «Сич-3-R», Black Dice, Aerosol-UA - от 2,1 до 0,7 и даже 0,5 м. Разрешение в 0,5 м считается очень высоким (рекордное, достигнутое сегодня спутниками, конечно же, иностранными - 31 см). На территории один снимок охватывает уже не большую территорию, а квадрат со стороной 10-12 км. Это позволяет получать более детальное изображение.

Но даже такой детальности для некоторых нужд недостаточно. К тому же спутниковой съемке может мешать облачность. Заглянуть через облака может радарная съемка. А увеличить разрешение до считанных сантиметров может фотосъемка с беспилотника с малых высот. Например, съемка с дрона с высоты 120 м может обеспечить разрешение в 4,8 см. Правда, летая на такой высоте, беспилотник может облететь за час всего 130 га.
 
Информацию со спутников, причем не только украинских, но и иностранных, как рассказал С. Янчевский, собирает Национальный центр управления и испытаний космических средств Государственного космического агентства. Эта информация может быть использована для:
 
идентификации и учета площадей посевов;
 
прогноза урожайности культур;
 
оценки состояния посевов;
 
сбора информации о дефиците элементов питания и распространении вредителей и болезней с целью обеспечения дифференцированного внесения удобрений и СЗР;
 
определения площадей паров;
 
контроля севооборотов;
 
контроля качества проведения работ;
 
определение площадей вымерзания культур;
 
определение площадей пастбищ и даже
 
анализа результатов субсидирования.

Например, Общая сельскохозяйственная политика ЕС, которая предусматривает субсидирование фермеров, осуществляет также мониторинг использования дотаций фермерами. И если в девяностых этот мониторинг начинали инспекторы, которые объезжали все фермерские хозяйства, то сейчас, как рассказал главный специалист группы ГИС и ДЗЗ Национального центра управления и испытаний космических средств Сергей Сластин, система мониторинга дотаций с каждым годом все больше использует данные дистанционного зондирования.

В качестве примера широкого использования ДЗЗ для практических нужд фермеров он привел Францию, где уже полтора десятка лет существует система космического мониторинга, которая осуществляет наблюдение посевов 4 основных культур: пшеницы, ячменя, сои и тритикале. Космический мониторинг вредителей и процесса вегетации дополняется наземным контролем на 5% территории, который осуществляют около 1500 человек по всей стране. Конечным результатом их работы становятся рекомендации по подкормкам, обработкам а также прогноз урожайности. Эти данные размещаются на порталах в открытом доступе, а рекомендации направляются фермерам за определенную плату. А в США осуществляется мониторинг сразу по 130 культурам, на основе которого осуществляются прогнозы урожайности в масштабах страны.

 

Что делают в Украине

В Украине тоже ведутся разработки в этом направлении. Как рассказал генеральный технический директор фирмы EOS Владимир Васильев, сбор данных из 4 источников (спутниковая оптическая съемка, спутниковая радарная съемка, аэрофотосъемка и съемка с коптеров) и облачная обработка изображений с целью многоцелевой аналитики позволила осуществлять:

классификацию земного покрова;
 
классификацию культур;
 
определения границ поля и высеянной культуры;
 
анализ севооборота;
 
состояние урожая;
 
карты вегетации;
 
карты почв;
 
осадки;
 
погодные условия;
 
прогнозирование урожайности.
 
Например, классификация культур возможна с точностью более 90% в конце вегетации. Но обязательно нужен наземный контроль для калибровки данных: для одной культуры следует иметь данные по 50 полям.

Первый опыт мониторинга получил и Национальный центр управления и испытаний космических средств. В прошлом году реализован пилотный проект комплексного мониторинга на примере одного района - Дунаевецкого на Хмельнитчине. Были использованы данные оптической съемки со спутников и радиолокационной, когда оптическая не позволяла определить культуру, а также бумажные носители. Данные космического зондирования подтверждали наземными обследованиями, которые охватили 8% территории и проводились трижды за сезон. Они включали определение координат с помощью GPS, идентификацию выращиваемых культур и измерения высоты стебля. Обработка информации позволила создать карту района с разрешением около 10 м, где можно было идентифицировать все 4500 отдельных участков и культуры, выращиваемые на них.

Серьезной проблемой стал хаос в данных земельного кадастра. Поэтому исполнителям проекта пришлось создавать векторную карту самостоятельно. Собственными силами пришлось и писать ПО для фильтрации радиолокационных данных.
 
Эта информация уже пригодилась одной из агрофирм района (ООО «Подольский бройлер») в ее практической деятельности: Национальный центр управления и испытаний космических средств предоставил агрономам фирмы информацию об индексах вегетации и влажности.
 
Кроме того, Центр уже давно осуществляет мониторинг озимых, в частности, всходов и вымерзания, мониторинг снегозалегания и снеготаяния. Также получен первый опыт анализа последствий урагана с помощью космического зондирования: благодаря этому удалось получить оперативную, а главное - объективную информацию о вреде для посевов.

 

Преимущества и проблемы

В целом же, как отметил генеральный директор Украинской аграрной конфедерации Павел Коваль, большим агрофирмам данные космической съемки пригодятся при решении более стратегических задач: прогнозирования условий вегетации, определения, что и когда выращивать, страхование, оценки стоимости земли. В то же время крупные агрокомпании нуждаются в данных космической съемки для автопилотирования и параллельного вождения, отслеживания перемещений техники, дифференцированного внесения удобрений. Средние агрофирмы, по мнению П. Коваля, требуют данных космического мониторинга для автопилотирования и параллельного вождения и для управления погодными рисками. Зато малым хозяйствам космические технологии нужны для решения более повседневных задач: дифференцированного орошения, удобрения, взаимодействия между техникой, мониторинга посевов, оценки стоимости земли, обоснования технологических и управленческих решений, оптимизации расходов.

При этом затраты на информацию космического зондирования, как утверждает С. Янчевский, составляют лишь около $ 3 на гектар, что очень мало по сравнению с общим инвестициями хозяйств в выращивание, достигающие на полевых культурах $ 500 на гектар.

Первый опыт использования данных космического зондирования в украинских хозяйствах, по словам П. Коваля, обнаружил как выгоды, так и недостатки получаемой информации. Среди выгод от использования данных космического зондирования фермеры, по словам П. Коваля, чаще всего называли:
 
снижение затрат материально-технических ресурсов (так считают более 80% фермеров);
 
экологические преимущества;
 
лучшее качество продукции;
 
повышение валового сбора;
 
лучшие условия работы и безопасность;
 
экономию времени;
 
улучшение контроля;
 
снижение страховых премий (стоимости страховых услуг для агрария).
 
Среди проблем при использовании космических технологий в сельском хозяйстве аграрии назвали:
 
высокую стоимость приобретения и эксплуатации оборудования;
 
исчезновение время от времени сигнала мобильного Интернета;
 
совместимость оборудования, ПО и данных;
 
надежность спутниковой связи;
 
точность позиционирования GPS;
 
недостаточное качество технической поддержки;
 
продолжительность процесса программирования и калибровки устройств;
 
сложность обработки данных и удобство использования информации;
недостаточную подготовку персонала сельхозпредприятий;
 
недостаточную точность и надежность информации;
 
недостаточные разрешение или частоту обновления данных.
 
И лишь менее 20% сказали, что не видят никаких проблем в использовании космических технологий. Вместе с тем не поняли преимуществ этих технологий только 2-3% фермеров.
 
Поэтому космические технологии наверняка с каждым годом будут все больше помогать украинским аграриям, несмотря на имеющиеся проблемы.

 

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

https://mzuri.in.ua/

Интервью
Максим Мартинюк  Держгеокадастр
По должности Максиму Мартинюку надлежит заботиться всеми землями государства. Поэтому первый вопрос к голове Госгеокадастра полностью понятен..  
Прошлой осенью сайт «Пропозиція» побывал в гостях у кооператоров Днепровской области. Немалую помощь в становлении кооперативов, а впоследствии - кооперативных объединений, оказала Кооперативная академия, которая работает в г. Днепр. Ее... Подробнее

1
0