• Главная
•  > 
• Публикации

Использование беспилотников – новое слово в прогрессивном земледелии

Российское сельское хозяйство существенно уступает в эффективности развитым странам. Эта ситуация остается неизменной не один десяток лет, и лучше всего ее характеризует один из основных показателей рентабельности сельскохозяйственного производства - урожайность. И дело здесь вовсе не в климатических условиях – урожайность аналогичных культур в Скандинавии или Канаде, где природные условия более суровы, выше, чем в средней полосе России. Дело – в размере и направленности инвестиций в эту сложную отрасль, которые делают возможным внедрение в земледелие современных прогрессивных технологий.

Во всем цивилизованном мире уже более 20 лет применяется практика точного земледелия. Она основана на понимании того, что условия для развития растений неоднородны даже в рамках одного сельскохозяйственного поля и, тем более, на огромных площадях крупного агропромышленного предприятия. Особенности микрорельефа, биохимические характеристики, гидрологический режим почвы и ряд других локальных факторов, которые могут существенно отличаться на разных участках одного поля, заметно влияют на состояние посевов. Таким образом, к управлению сельскохозяйственными угодьями нужно подходить дифференцированно - точно оценивать оптимальную плотности высева для каждого участка, рассчитывать нормы внесения удобрений и средств защиты растений. Это позволит в будущем более точно предсказывать урожайность и осуществлять финансовое планировании.

Наши партнеры, НПК «Джи Пи Эс Ком», представляют на российском рынке беспилотники eBee – суперлегкие аэросъемочные комплексы швейцарской компании senseFly. Эти беспилотные комплексы хорошо зарекомендовали себя при съемке населенных пунктов, лесных массивов, карьеров, сельскохозяйственных угодий. К примеру, в августе 2014 года специалисты НПК "Йена Инструмент" выполняли проект для крупного агропромышленного предприятия на юге России. Объектом съемки послужил участок поля площадью порядка 70 га, засеянный кукурузой и оборудованный системой орошения.

Съемка территории была выполнена в течение одного вылета длительностью около 20 минут. Обработка данных и полевой контроль производились в программном пакете Postflight Terra 3D, поставляемом в комплекте с БПЛА eBee, и заняли не более одного часа. В результате были получены ортофотоплан с пространственным разрешением 15 см/пиксель, цифровая модель местности (рис.2), высокоплотное облако точек в формате LAS и файлы ортофотомозаики для загрузки и отображения в программе Google Earth.

В ходе анализа данных беспилотной аэрофотосъемки были обнаружены проблемные участки сельхозугодий и выявлены причины их возникновения: перебои в работе оросительной системы, просевы. С помощью инструментов программного пакета для постобработки PostFlight Terra 3D были также измерены площади проблемных зон.

Однако этим возможности использования БПЛА eBee для нужд земледелия не исчерпываются. Весной 2014 годя в линейке дронов компании senseFly появился БПЛА eBee AG, комплектация которого направлена исключительно на использование в приложениях, связанных с сельским хозяйством. Основным его отличием является наличие цифровой фотокамеры с разрешением 12 мп, способной выполнять съемку в диапазоне, расширенном в сторону ближнего инфракрасного (NIR). Это существенно увеличивает количество приложений для чудо-птицы, поскольку делает возможным точный анализ растительности на основе разнообразных вегетационных индексов.

Сбор данных с помощью дрона eBee AG компании senseFly ничем не отличается от работы предыдущей модели eBee. В результате аэрофотосъемки пользователь получает набор из спектрозональных снимков в формате tiff, которые обрабатываются средствами программного пакета для постобработки данных PostFight Terra 3D. Стандартные инструменты этой программы позволяют пользователю просматривать карту превышений и оценивать особенности рельеф местности, проводить измерения длин, площадей и объемов, векторизовать нужные объекты, строить горизонтали. Дополнительно для анализа данных спектрозональной съемки в программу постобработки включен модуль под названием Index Calculator.

В процессе работы пользователь сам определяет правила, по которым программа строит ортофотомозаику в условных цветах, отражающих значения вычисленного индекса. Это может быть как вегетационный индекс NDVI, так и любой другой, рассчитанный программой в соответствии с формулой, заданной пользователем.

Формула, определяющая правило расчета индекса, позволяет программе сформировать гистограмму значений, после чего пользователь может определить цвета, которые будут сопоставлены с определенными диапазонами значений индекса. Критерий NDVI – наиболее распространен, однако существует большое количество других индексов для оценки состояния растительного покрова, вычисляемых по разным формулам и использующих широкодиапазонные спектральные данные.

В сфере сельского хозяйства важно наблюдение за угодьями в динамике, что подразумевает сбор данных, выполняемый с некоей периодичностью. С применением беспилотника eBee Ag и программного пакета PostFlight Terra 3D пользователь может легко собирать и сравнивать спектральные снимки между собой, описывая формулами соответствующие правила сравнения и генерируя карты развития процессов.

Оперируя значениями отражений в разных зонах спектра, пользователь может сформировать свою собственную формулу для анализа имеющихся данных, а программа проверит ее работоспособность. 

Динамические (разносезонные) карты позволяют получать количественные оценки прогнозируемого урожая различных сельскохозяйственных культур, отмечать особенности их сезонного развития и нарушения роста, оценивать качество проведенных сельхоз работ, производить планирование и т.д.

 Для расширения возможностей нового сельскохозяйственного беспилотника компания senseFly выпустила в дополнение к камере NIR инфракрасную и мультиспектральную камеры, интегрируемые с eBee AG. С их помощью стало возможным определять объем биомассы, вычислять индекс листовой поверхности, разрабатывать рекомендации по внесению удобрений, наблюдать за фенологическими изменениями и многое другое. В таблице ниже приведены основные характеристики и области применения каждой камеры.

Все эти камеры приспособлены для работы именно с агрокультурными ландшафтами – они обеспечивают необходимые спектральные характеристики съемки, что позволяет анализировать состояние посевов в мельчайших подробностях. Теперь фермерам не нужно будет тратить время на полевые исследования, полагаться на спутниковые снимки с низким разрешением или заказывать дорогую аэросъемку. Высокоточные и, главное, своевременные, данные, получаемые при помощи БПЛА EBee Ag, помогут оперативно планировать сельскохозяйственные работы и более эффективно использовать удобрения. А все это - экономия времени и средств, повышение урожайности, забота о состоянии окружающей среды. Так что не удивительно, что во всем мире фермерские хозяйства все чаще использует беспилотники.

По данным американской организации AUVSI, занимающейся изучением рынка БПЛА, спрос на беспилотники в ближайшие три года возрастет втрое. При этом львиная доля покупок будет сделана в сельскохозяйственном секторе. Это связано и с тем, что земледелие в США развивается чрезвычайно быстро, и с тем, что беспилотники явно прижились в этой отрасли.

В России в последние годы также придается большое значение повышению уровня агротехнологической культуры: увеличение объемов применения прогрессивных технологий, высокоурожайных сортов сельскохозяйственных культур, повышение уровня технического оснащения сельскохозяйственного производства. Только такие меры позволят повысить урожайность и будут нацелены на сохранение и восстановление плодородия почв и агроландшафтов как национального достояния России. И беспилотники eBee, без сомнения, помогут решать эту задачу.

К.В.Васин, С.Г.Герасимова

Скачать статью