Сегодня посмотреть на Землю из космоса могут не только космонавты, но и любой, имея компьютер и доступ к сети Интернет. Веб-сервисов, покажут ваш дом или земельный участок глазами спутника, более чем достаточно.
Однако, конечно, спутники запускали не для того, чтобы удовлетворить разрешительной интерес граждан, а с научными и сугубо практическими целями. И они все больше находят применение в различных областях человеческой деятельности. Не стало исключением и вроде неменяющейся сельское хозяйство. Что могут новейшие технологии дать аграриям?
Прежде всего отмечу, что используемые системы и программное обеспечение во многом сходны, поэтому, не акцентируя внимание на программном обеспечении, попробую обобщить информацию о возможностях использования высоких технологий в сельском хозяйстве.
Пять этапов точности
Прежде спутниковые технологии в сельском хозяйстве используются в рамках системы точного земледелия, хотя они не единственной составляющей такого земледелия.
За последние годы точное земледелие перешло по научной плоскости в практическую агропроизводство. В том числе и в Беларуси, хотя и в основном отдельными элементами. В мире же сегодня, по статистике, 70-80% производимого сельхоз оборудование подготовлено к использованию точного земледелия.
Система точного земледелия предусматривает тщательный анализ всех участков поля перед тем, как проводить на нем работы. Ведь в пределах одного и того же поля встречаются неоднородные участки. Для определения этих неоднородностей используются системы глобального позиционирования (GPS — разработана Минобороны США, ГЛОНАСС — советская и российская разработка), специальные датчики, сенсоры, аэрофотоснимки и снимки со спутников, а также специальные программы, которые накапливают и обрабатывают все эти данные.
Можно выделить пять глобальных этапов внедрения системы точного земледелия. Первый — это сбор и накопление геопространственных баз данных. Для этого сначала оцифровывают контуры полей, которые затем будут использоваться в системах мониторинга и контроля, для агрохимических обследований, подготовки заданий для внесения удобрений и СЗР. Все эти данные впоследствии будут перенесены в бортовое оборудование техники в поле.
К этому же этапу относится отбор образцов грунта, который также осуществляется с помощью спутниковых технологий — для того, чтобы автоматизировать и ускорить этот процесс, используются автоматизированные пробоотборники. Отбор может быть, как по классической технологии по сетке, так и по однородным зонам, которые предварительно можно определить картограммой электропроводности, картограммой грунтовых различий или рельефа. Важно, когда образцы будут отобраны, провести качественный лабораторный анализ.
Еще один инструмент накопления данных, который использует GPS привязку, — определение твердости почвы. В пределах поля делается несколько измерений, по которым можно построить картограмму неоднородности твердости почвы и в зависимости от этих данных спланировать как выбор агрегата для почвообработки, так и технологии почвообработки.
К сбору информации приобщают и спутниковые снимки. Получив снимки и выработав вегетационный индекс, определив причины проблемных зон, можно скорректировать внесения удобрений и СЗР.
Схематически всю эту базу данных можно представить себе, как кипу различных карт — одна дает информацию о контурах поля, вторая о неоднородности почв, третья о неоднородности растительного покрова, четвертая показывает спутниковые снимки, пятая — привычная рельефная карта. Совокупность данных из них с помощью различного разумного программного обеспечения предоставляет агроному данные для анализа.
Также в мире начинает развиваться технология обработки архивных снимков за несколько лет, от 10 до 20. Таким образом на основе многолетних данных в пределах поля определяются зоны с лучшим или худшим потенциалом плодородия.
Когда эта информация, ее нужно обработать. Поэтому второй этап заключается в разработке технологических карт по почвообработки, посева, внесения удобрений и СЗР для каждого поля.
Третий этап — непосредственную работу в поле — можно проводить с помощью космоса. В Беларуси, в частности, получил распространение один из элементов этого этапа — технологии параллельного и автоматического вождения, когда самоходная сельхозтехника может управляться с сигналами с базовой станции, которая передает машине GPS-координаты.
Популярности этот элемент получил из-за того, что прибыль от него виден почти сразу. В частности, уменьшается перекрытия при вспашке и посеве, снижается утомляемость тракториста, который может заниматься агрегатом, не сильно отвлекаясь на вождение.
Еще два элемента технологии также приобретают популярность из-за того, что дают эффект уже в первый год. Первый — это функция автоматического отключения секций. Благодаря GPS-картографированию полевой монитор знает, где трактор уже работал, и автоматически выключает сошники агрегата, если они попадают в область перекрытия. То есть, чтобы обработать некое поле сложной конфигурации, не нужно привлекать сначала широкозахватных технику, а потом на краях или клиньях восьмирядная. Со всем справится широкозахватный агрегат, управляемый GPS, который отключает секции при необходимости.
Аналогично работает переменная норма внесения. Зная, какие области поля наиболее и наименее продуктивными, нормы внесения удобрений, посевного материала или СЗР могут быть адаптированы для увеличения или уменьшения автоматически в нужное время.
Важный элемент работы в поле, что также позволяет сэкономить, — дистанционный обмен информацией. Если раньше следовало снимать информацию непосредственно из трактора или наоборот загружать на него информацию, сейчас это можно делать из офиса. Так же дистанционно могут решаться неполадки в работе системы. Последнее экономит не только деньги, но и время.
Четвертый этап — картографирования урожайности. Используя на комбайнах датчики урожайности и влажности, можно составить картограмму урожайности. Урожайность в пределах поля может варьироваться в значительных пределах. Получив эти данные, их можно использовать уже в год сбора для лучшей минерализации растительных остатков, а в следующем году использовать как еще один слой для анализа и корректировки.
Пятый этап — это агрономическая, экономическая и экологическая оценка эффективности применения технологий точного земледелия. По экологическому и агрономическому эффекту, разумеется, если сделать правильные выводы, применение должно привести к увеличению урожайности и уменьшения внесения СЗР и удобрений. Экономический эффект получается из двух предыдущих показателей и, по словам участников семинара, оправдывает себя за один год. Например, если оснастить 24-х рядную сеялку системой отключения секций, это позволит существенно сэкономить, что позволит, если агрегат обрабатывает более 4 тыс. га за сезон, окупить затраты на переоборудование.
Однако вне этих этапов для спутников также существует богатое поле для деятельности. Например, с их использованием можно, установив соответствующее оборудование, контролировать процесс аренды паев. Почти как записную книжку на телефоне — установил для пая срок окончания договора аренды, и, например, за полгода, программа покажет оператору, уже нужно продлевать договор. Если вдуматься, важная функция — конкуренты ведь не спят!
Распространенность сейчас мобильных устройств с возможностями привязки фото к GPS-координат также позволяет экономить время на решении локальных проблем. Например, если в поле линейный агроном столкнулся с проблемой, которую не в состоянии решить сам, он может просто сфотографировать проблемный участок, телефон или планшет автоматически поставит на фотографии координаты, а уже специалист в офисе будет решать, почему так произошло, опираясь на сведения по этом участке поля из базы данных.
Дополнительные возможности контроля за использованием техники дает GPS-мониторинг. По словам отечественных докладчиков, в Европе и Америке просто не понимают для чего нужна такая система. С нашими же, постсоветскими, ноу-хау, когда легко может исчезнуть полбака топлива или трактор поедет обрабатывать соседнее поле в рабочее время, система крайне актуальна.
Когда Оруэлл писал свой роман-антиутопию «1984», прообразом тоталитарной системы он взял преимущественно уклад СССР. И выражение «Большой брат следит за тобой» означал, что человеку при такой системе некуда деться от глаза власти. Как это трактористам от системы GPS-мониторинга. Впрочем, оказывается, не только нас, бывших советских, контролировать надо. Европа больше средств из бюджета тратит на поддержку сельского хозяйства. Многие фермеры по разным схемам пытаются получить больше денег, поэтому прибегают к аферам с посевами. Евросоюз пытается контролировать расход средств, поэтому, чтобы предотвратить сделкам, пытается проверять территорию более 200 тыс. км2, проводя анализ спутниковых снимков. Снимки делаются выборочно, а когда и будут снимать — посвященные. Такие данные привел представитель немецкой компании European Space Imaging GmbH, которая, собственно, и поставляет Еврокомиссии указанные снимки. Компания концентрирует свои усилия на получении изображений высокого разрешения за последние 12 лет.
Предприятие сотрудничает с компаниями Digital Globe и SkyBox Imaging. Имея приемную станцию, компания может получать данные со спутника и программировать его, отдавая команды, что именно и когда фотографировать. На данный момент это касается только спутников, принадлежащих компании Digital Globe, а через несколько месяцев планируется подключиться и к спутнику компании SkyBox Imaging.
В распоряжении Digital Globe есть несколько спутников, наиболее современным из которых является WorldView-2, его оптика позволяет делать снимки с разрешением 46 см на пиксель и по 8-ми мультиспектрального каналами. Человеческий глаз обладает способностью различать три канала — красный, зеленый, синий. Спутнике же видно гораздо больше — из знакомых слов прозвучало лишь «инфракрасный канал», однако этот и другие каналы позволяют оператору на земле всесторонне оценить ситуацию на снимке. Например, с помощью коротковолновых каналов спутник позволяет видеть даже везде дым, или увидеть недавно обработанные участки поля, угрозы болезней для растений, влажность почв и т. д.
Готовится к запуску спутник WorldView-3, который будет иметь разрешение 31 см на пиксель и 16 мультиспектральных каналов.
Вторая компания, с которой сотрудничает European Space Imaging, это SkyBox Imaging. Компания также имеет ряд спутников, которые, хотя и имеют меньшее разрешение, имеют больше оперативности и позволяют контролировать, например, тот же состояние посевов в меньшие промежутки времени. Также такие спутники позволяют снимать с орбиты короткое видео в высоком разрешении. Над практическим применением данной возможности, в частности в сельском хозяйстве, докладчик предложил подумать вместе.
Эрик Дуклос-Жендрьо, представитель французской компании Airbus Defense and Space подразделения группы компаний Airbus Group, прежде поразил данными о деятельности группы компаний: всего задействовано в ней 140 тыс. человек, годовой оборот составляет 60 млрд евро.
Его отделение занимается пространственной разведкой; с тех пор как в 1989 году был запущен первый спутник компании, были собраны данные более чем 100 млрд км2. Количество спутников, располагает компания — 10, из которых 6 в настоящее время используются. Благодаря наличию на орбите большого количества спутников с различной разрешающей способностью, предприятие может заниматься различными видами работ — от национальных проектов к обследованию одного поля. Компания, кроме необработанных данных со спутников, также предоставляет их сопровождение и толкование — разработаны соответствующие сервисы и решения, которые могут использоваться аграрными специалистами. Хотя не все сервисы доступны в Беларуси, частично услугами могут воспользоваться и наши потребители.
Стоит добавить, что супермаркет спутниковых снимков «TВИС» сотрудничает с обеими компаниями и является официальным дистрибьютором их продуктов и сервисов.
НЕ спутниками единственными
Лично мое внимание в конференц-зале привлекали больше не спутниковые снимки — без специалиста разобраться, что там происходит в агрономическом смысле невозможно — а железная «пепяка», некая помесь паука с семейкой Карлсонов и фотокамерой на днище. Летает она значительно ниже спутников и позволяет удаленно проводить аэрофотосъемку объектов. Поскольку подобные проекты относительно молодые, то своей четкой ниши в сельском хозяйстве такие беспилотники еще нашли. Однако представитель компании считает, что их можно применять, например, для удаленного контроля посевов, распыления трихограммы (энтомофагов, используемых в борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур). С одной стороны, неприятно будет, если $ 15 000 — а именно столько стоит наиболее укомплектована версия — разобьются о землю, с другой, аппарат может быть предварительно запрограммирован на облет определенной территории, выполнение ряда снимков или видео в заданных точках без вмешательства оператора. И всегда можно подумать о его аренде.
Системы мониторинга еще ближе к земле представил вниманию присутствующих австриец Готфрид Песли, руководитель Pessl Instruments GmbH. Услугами компании, которую он основал 30 лет назад, пользуется более 40 тыс. человек в 85 странах мира. Судя по карты присутствия компании, которую привел оратор, ее технические решения уже очень популярны в Молдове, а в Беларуси она только начинает успешную хода — с ноября прошлого года и у нас открылось представительство.
Если обобщить, компания занимается агромониторингом через установление полевых метеостанций. В частности, предлагаемые продукты умеют определять влажность почвы, увлажненность листьев, дождя, температуры, солнечное излучение и т. п. Все эти данные передаются в базу данных, где соответствующим образом обрабатываются и превращаются в понятные для пользователя графики, указывающие на возможность болезни растения, необходимые агротехнические мероприятия. База данных доступна для клиента с любого компьютера или мобильного устройства, подключенного к Интернету. Также предлагаемые устройства могут дать советы по орошения, в частности, исходя из данных о погодных условиях (температура, солнечные лучи, наличие влаги и т. д.), рекомендовать нормы полива. При расчете также учитываются стадии развития растения.
Для визуального наблюдения за агрокультур предлагаются беспроводные системы, позволяющие в реальном времени в любой момент посмотреть, что делается на поле и не требуется вмешательство. Веб-платформа также может предоставлять сервис локализованного прогноза погоды, который, основываясь на данных с метеостанции на поле, может давать рекомендации относительно оптимального периода вмешательства. Прежде всего, как утверждает докладчик, система позволяет экономить время и предотвращать дорогостоящим ошибкам.
Хочется верить: тот, кто хочет приобщиться к новейшим технологиям, такую возможность найдет даже в настоящее сложное для страны время.