ЦИФРОВОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ С ПОМОЩЬЮ БЕСПИЛОТНИКОВ

Сельское хозяйство на сегодня – отрасль, требующая точности и контроля. Производство в крупных масштабах подразумевает инвентаризацию земель, транспортные затраты, почвозащитные мероприятия и т.д., а значит и крупные расходы. Которые, однако, можно сократить, используя методы дистанционного мониторинга, проще говоря, беспилотники. Подтвердить это должен был проект НТИ, о котором и пойдет речь.

Стартовал 21 февраля 2017 года эксперимент по использованию беспилотных технологий в сельском хозяйстве на территории Белгородской области. Инициатива АэроНет по обоснованию экономической эффективности применения БАС (беспилотные авиационные системы), получила поддержку по итогам конкурса «Развитие НТИ», и на базе производственной площадки ООО «ГК Зеленая долина» была начата подготовка к работам. Компания «Геоскан» и ее беспилотники стали одними из главных участников проекта. Основной его целью стал анализ использования БАС в сельском хозяйства в разрезе следующих аспектов: инвентаризация земель сельскохозяйственного назначения, мониторинг состояния посевов и качества выполняемых работ на полях, а также альтернативное использование БАС при работах на полях.

Главным образом, для проведения всех этапов работ использовался беспилотник «Геоскан 201 Агро». Комплексы «Геоскан 201» могут находиться в воздухе до 3 часов и отличаются весьма высокой производительностью, надежностью и простотой. Модификация «Агро» предназначена для решения специфических задач сельского хозяйства, для этого ее оборудуют камерой, снимающей в видимом диапазоне (для создания ортофотопланов и 3D-моделей), а также ИК-камерой, позволяющей создавать карты вегетационных индексов. Дополнительно, для выполнения видеомониторинга использовались квадрокоптеры «Геоскан 401».

Первым этапом проекта стал аудит земельного фонда. Для его успешного проведения требовалось создание точной основы, которая бы позволила корректно определить параметры полей. По результатам аэрофотосъемки с беспилотника «Геоскан 201» был получен ортофотоплан, на основе которого была создана карта полей, позволившая определить их число – 219 шт. и площадь – 18656 га. После сопоставления полученных данных с используемыми ГК «Зеленая долина», было выявлено расхождение площадей на 700 га. Посредством сравнения кадастровой карты и карты сельхозугодий были выявлены различия в контурах фактического землепользования и кадастрового межевания. Для оптимизации транспортных затрат были составлены карты и графы дорог.

Подготовка к севу продолжилась созданием карты высот. Основная функция таких карт – отображение наличия зон водотоков (рис. 1), что помогает находить промоины, рытвины и канавы и бороться с эрозией почв. Для создания подобных карт используется Agisoft PhotoScan ПО, обрабатывающее снимки беспилотников, по которым затем создаются матрицы высот и 3D-модели. Эти материалы позволяют всесторонне оценивать рельеф полей, рассчитывать проценты уклона для формирования соответствующего севооборота, для чего, в свою очередь используется ГИС «Спутник». Трехмерные модели местности помогли определить засушливые и переувлажненные участки и изменить вывести их из использования на текущий момент.

С первыми всходами яровых начался регулярный мониторинг полей. Основным инструментом оценки состояния и продуктивности растительности является индекс биомассы NDVI. Цветовая шкала с переходами от красного к зеленому (то есть от полного отсутствия растительности до растительности в активной стадии вегетации) наглядно отображает состояние поля (рис. 2, рис. 3). Регулярные мультиспектральные съемки с вычислением NDVI позволили контролировать рост культур, выявляя участки угнетенной растительности и нарушения процесса высева, а также составлять карты сорной растительности. Такие карты позволяют сократить время работы, например, процессы пробоотбора, и затраты ресурсов посредством дифференцированного внесения минеральных удобрений и трихограммы.

Помимо работ на полях, беспилотники применялись и в ряде задач, сопутствующих земледелию. Так, квадрокоптеры «Геоскан 401» использовались для съемки мест произрастания растений- агрессоров. В ходе воздушных наблюдений были найдены свалки и очаги сорняков. Видеомониторинг с помощью БАС также позволял решать проблемы воровства в садоводствах, бороть- ся с насекомыми в садах (американская белая бабочка), контролировать возгорания в посадках. Видеомониторинг в режиме реального времени позволял контролировать технику и ее уход за посевами, а также уборку впоследствии.

А говоря об уборке, стоит отметить перспективную роль карт вегетационных индексов. С их помощью возможно точно определять отдельные участки созревших посевов и готовить их к уборочным работам.

В ходе сева озимых также проводился комплекс аэрофотосъемочных работ. Снимки с беспилотников помогали определять анализ всходов, находя участки угнетенной биомассы (рис. 4), а также формировать тематические карты посевов на основе планирования валового сбора.

Итоговая экономическая оценка по результатам первого года работы подтвердила высокую эффективность применения БАС в сфере сельского хозяйства. Суммарные затраты на выполнение таких работ как: аудит, оптимизация транспортных затрат, внесение трихограммы, а также разработка плана почвозащитных мероприятий – традиционными методами составили бы 34,3 млн. руб., в то время как использование БАС и ПО для обработки съемок позволило сократить эти расходы до 8,2 млн. руб.

Проведение аэрофотосъемочных работ позволит увеличить эффективность земледелия как для крупных агрохолдингов, так и для небольших хозяйств, что удалось доказать на практике. Внедрение инновационных разработок и информационных технологий в сельском хозяйстве позволит серьезно сократить расходы и увеличить продуктивность. Передовые технологии Геоскан вам в этом помогут.