Система спутникового мониторинга состояния полей и прогнозирования урожайности

Рис. 1. Визуализация трека на космическом снимке

А.А. Леонтьев

На сегодняшний день уже вряд ли можно кого-то удивить использованием космических снимков или геоинформационных технологий, в какой либо из отраслей народного хозяйства. Сельское хозяйство не является исключением.

Украинская компания PixelSolutions,уже на протяжении нескольких лет активно работает с крупнейшими аграрными холдингами в Украине, предоставляя услуги космического мониторинга состояния посевов, прогнозирования урожайности, формирования карт азотных подкормок. Опыт успешных внедрений данных технологий позволяет нам уверенно сказать — это действительно работает.

Первый, и самый ожидаемый вопрос клиента — «зачем мне это нужно?». Ответ прост — экономия денежных средств и владение реальной ситуацией. Система спутникового мониторинга — это совокупность  геоинформационных технологий, которые позволяют на выходе организовать сезонный мониторинг полей заказчика, выявить и локализировать проблемные места, сформировать карту азотных подкормок и сделать прогнозную оценку урожая за 1,5–2 месяца до начала уборочной компании, оптимизировать отборы проб для агрохимической лаборатории.

Работа всегда начинается с определения площади работ. Казалось бы, ничего сложного, но как показывает практика, не все могут уверенно назвать точные площади своих полей.  В данном случае мы предлагаем использовать снимки сверхвысокого пространственного разрешения для уточнения или формирования границ полей. Как правило, многие из клиентов нашей компании имеют «на руках» GPS-трек объезда поля, и ориентируются на него. Бесспорно, используя такие треки, клиент может произвести расчет площади своего поля достаточно точно, но зачастую есть места на местности, где проехать физически невозможно, вот тогда и возникают  большие погрешности, как в формировании самого трека, так и в расчете площади поля в итоге.

На рис. 1 продемонстрирована реальная ситуация, когда в момент объезда поля был пропущен достаточно крупный фрагмент (выделено зеленым полигоном). Исходя даже из расчета закупки и последующего внесения удобрений, только на этом этапе уже можно получить существенную экономию.

Рис. 1. Визуализация трека на космическом снимке
Рис. 1. Визуализация трека на космическом снимке

Второй этап работ — определения перечня рабочих культур в сезонном мониторинге. Исходя из этого, формируется план космической съемки. Эффективный мониторинг и прогноз урожайности возможен при наличии минимум трех космических снимков в течении сезона мониторинга. Использование заказной, программируемой съемки, является наиболее надежным выбором с точки зрения контроля сроков съемки (которые строго рассчитываются исходя из перечня рабочих культур), так и с точки зрения облачности на получаемых снимках.  Мы не будем в этой статье углубляться в особенности выбора той или иной космической системы для получения снимков, скажем лишь то, что мы предоставляем клиенту выбор в плане выбора пространственного разрешения на местности, или можно сказать точности получаемого продукта на выходе. Согласитесь, ведь есть разница, когда расчет внесения той же аммиачной селитры был произведен для пикселя с размером 5 м в плане, или для пикселя 250 м.

Карта азотных подкормок — мы формируем ее в самом начале работ. В идеале

Рис. 2. Карта азотных подкормок
Рис. 2. Карта азотных подкормок

это период мерзло-талой почвы, но с учетом погодных условий, сроки могут сдвигаться.  Сформированная карта может быть представлена заказчику в виде стандартного картографического планшета по желанию, либо в виде геоинформационного файла (векторного или растрового). При наличии наземных проб растений на содержание азота — заказчику выдается стандартный шейп-файл, где указаны дозы внесения удобрения. Если наземные измерения не предоставляются — заказчик получит относительную карту с зонированием, как показано на рис. 2.

Каждая цветовая градация на рассчитанной карте соответствует той или иной дозе рекомендованной азотной подкормки. Рассчитанный экономический эффект для 5000 гектаров показал экономию 2,94 млн рублей.

Сезонный мониторинг культур —данная «опция» в системе спутникового мониторинга возможна за счет регулярной космической съемки полей заказчика. Для клиента ценность составляет не сам космический снимок, а результаты его интерпретации аналитиком — дешифровщиком, с локализацией проблемного места и выдачей описания проблемы. Основные параметры мониторинга это — вегетативная биомасса, листовая поверхность, влажность в тканях растений. По желанию заказчика этот набор может быть изменен или расширен. Доступ к данной информации для заказчика предоставляется через защищенный веб-интерфейс (рис. 3). Любой клик либо по контуру поля, либо по атрибутивной таблице приводит к отклику системы в виде центровки карты по запросу и выдачи всплывающей подсказки о данном поле на текущую дату.

Проведение 2-х азотных подкормок аммиачной селитрой в дозе 30 кг/га на всю площадь: 5000 га х 0,17 = 850 т х 14 684 руб. = 12  481  400 руб.

Проведение 1-й подпитки на 50% площади в дозе 30 кг / га по результатам дистанционной диагностики состояния посевов: 2500 га х 0,09 = 225 т х 14 684 руб. = 3 303  900 руб.  Проведение 2-х азотных подкормок на 50% площади: 2500 га х 0,17 = 425 т х 14 684 руб. = 6 240  700 руб.

Экономия: 12,48 – 3,3 – 6,24 = 2,94 млн руб.

(Расчет не учитывает все прочие накладные расходы на обработку площади в 5000 га, возможную экономию по внесению удобрений под другие культуры, а также стоимость работ по оценке состояния культур).

Рис. 3. Пример отображения системы через веб-интерфейс
Рис. 3. Пример отображения системы через веб-интерфейс

На любом из этапов работы с системой, пользователь может сгенерировать текстовый (рис. 4) и графический отчет на интересующую его дату и культуру (культуры).

Рис. 4. Пример текстового отчета в формате Excel
Рис. 4. Пример текстового отчета в формате Excel

Прогноз урожайности  — наша компания добилась очень высоких точностей в прогнозировании урожайности, и это подтверждено отчетностью наших клиентов.

Рис. 5. Карта урожайности поля
Рис. 5. Карта урожайности поля

Фактически за 1,5–2 месяца до начала уборки урожая, заказчик получает документ, в котором рассчитан валовый сбор урожая. Точность прогнозных оценок в 2012 г. составила 96% от реального сбора сухого вещества в хранилища.  В качестве экспертной оценки продуктивности поля, может быть составлена карта урожайности данного поля (рис. 5) или региона работ в целом.

Общий эффект от внедрения системы — помимо организации объективного контроля продуктивности агрохолдинга в целом, это еще экономический эффект. При анализе продуктивности системы (экономия на расчете площадей внесения удобрений, переход к точному земледелию в плане локальных подкормок, оптимизация отбора проб для агрохимических лабораторий, предварительная оценка урожая) был произведен расчет, который показал экономию денежных средств в течении аграрного сезона вплоть до 20%! Только на азотных подкормках экономический эффект составил 30% по сравнению с «классическими» технологиями. Данная система — это результат многолетней и кропотливой работы аграрных специалистов и профессиональных ГИС-специалистов.

 

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ