Russian Federation
Russian Federation
GRNTI 12.01 Общие вопросы науковедения
Sovremennye tehnologii pozvolyayut v kratchayshie sroki obnaruzhit' i vyyavit' prichiny problem uchastkov sel'skohozyaystvennyh ugodiy. Tak li neobhodimy eti novye tehnologii segodnyashnemu agrariyu? V etoy stat'e my rassmotrim vazhnye aspekty neobhodimosti ispol'zovaniya distancionnogo zondirovaniya.
distancionnoe zondirovanie, BPLA, bespilotnye letatel'nye apparaty, monitoring, indeks NDVI.
На сегодняшний день, основной отраслью внедрения технологий дистанционного зондирования стало точное (координатное) земледелие [5,6]. Концепцией точного земледелия является наличие участков разного свойства в границах одного поля. Обязательное условие этой концепции в том, что необходимо учитывать локальные особенности почвы и климатические условия, которые, в свою очередь, помогают легче установить локальные причины болезней или уплотнений [9]. Технологии точного земледелия направлены на повышение урожайности, уменьшение себестоимости продукции и сохранение окружающей среды. Большое количество элементов, используемых в точном земледелии, можно разбить на три основные группы:
1. Сбор информации о хозяйстве, отбор образцов, создание электронной карты.
2. Анализ показателей, создание точной карты агроэкологических условий.
3. Принятие решений.
Основными приложениями дистанционного зондирования в сельском хозяйстве являются:
• растительность: классификация типа культур, оценка состояния посевов (мониторинг культур, оценка ущерба), оценка урожайности;
• почва: отображение характеристик и типа почвы, эрозия и влажность почвы, отображение практики обработки почвы [8,10].
Ниже приводятся характеристики, градации и сравнения субъектов дистанционного зондирования, которые помогут лучше разобраться в использовании ДЗ.
Cубъекты дистанционного зондирования можно разделить по высоте полета:
1. Космические спутники – 250-300 км.
2. Самолеты, воздушные шары – 15-20 км.
3. БПЛА (беспилотные летательные аппараты), вертолеты, дирижабли, дельтапланы – 2-10 км.
Каждый из субъектов зондирования представлен на рынке достаточно широкой гаммой образцов различных видов.
По методам зондирования они делятся на:
• пассивные – использование естественного отражения или тепловое излучения объектов на поверхности Земли;
• активные – использование вынужденного излучения объектов, инициированного искусственным источником направленного действия [7].
Наглядно методы зондирования проиллюстрированы на рисунке 1.
Рис. 1. Методы дистанционного зондирования
Основные приборы для дистанционного зондирования, устанавливаемые на летательных аппаратах:
• радиометры и фотометры являются самыми распространенными инструментами, они фиксируют отраженное и испускаемое излучение в широком диапазоне частот (самые распространенные датчики видимого и инфракрасного диапазонов, микроволновые, датчики гамма-лучей и датчики ультрафиолета);
• технологии светового обнаружения и определения дальности (ЛИДАР), основным применением которого является дистанционное зондирование растительности;
• стереоизображения, полученные при помощи аэрофотосъемки;
• мультиспектральные платформы, ими получают карты растительного покрова и землепользования, мониторинга использования земель, изучение состояния растений и сельскохозяйственных культур.
Также мультиспектральные сенсоры позволяют рассчитать вегетационные индексы NDVI (NormalizedDifferenceVegetationIndex), значения которых отражают состояние фитомассы. Вегетационный индекс NDVI позволяет прогнозировать и оценивать урожайность, выявлять болезни и вредителей на ранних стадиях, рассчитать точечное внесение микродоз удобрений и препаратов, планировать комплекс агротехнологических мероприятий для достижения максимального урожая.
Сравним общие характеристики космических аппаратов, пилотируемых летательных аппаратов и беспилотных аппаратов (таблица 1).
Таблица 1. Сравнительные характеристики аппаратов для дистанционного зондирования
Сравнительные характеристики
Космический аппарат
Пилотируемый аппарат
Беспилотный аппарат
Безопасность экипажа
да
нет
да
Мобильная наземная инфраструктура, безаэродромное базирование
нет
нет
да
Возможность устранения неисправностей в процессе эксплуатации
нет
да
да
Возможность модернизации и повышение эффективности в процессе эксплуатации
нет
да
да
Низкая стоимость разработки аппаратов и получаемых ими разведданных
нет
нет
да
Больший захват территорий, экстерриториальность
да
нет
нет
Возможность выполнения задания при любых погодных условиях
нет
да/нет
да/нет
Непрерывный мониторинг одного региона
нет
да/нет
да
Конкурентоспособность, экспортная привлекательность (цена, летно-технические характеристики)
нет
нет
да
Таблица наглядно отображает превосходство БПЛА над другими аппаратами. В пользу БПЛА хочется добавить дополнительные аргументы:
• маленький вес (вес аппарата 0,5-20кг);
• использование электрического двигателя, который намного экологичнее бензинового;
• возможность зависания над участком, в частности, мультикоптера, одного из разновидностей БПЛА;
• возможность получения информации в режиме реального времени.
Главный недостаток БПЛА – уязвимость каналов связи (принимаемые и отсылаемые аппаратом), которые могут глушиться (например, вблизи аэродромов).
Подводя итоги, хочется отметить, что использование дистанционного зондирования в точном земледелии даст аграриям большие преимущества в себестоимости продукции, снижение производственных затрат, уменьшение загрязнения почвы и воздуха, скоординированность действий по устранению болезней и оптимизации урожайности.
Использование БПЛА в сельском хозяйстве давно уже практикуется многими крупными аграрными странами мира. Хотя в нашей стране в этом направлении делаются первые шаги, нельзя отрицать большого потенциала применения беспилотных технологий в сельском хозяйстве.
1. Rubcov S. A. Aerokosmicheskie sredstva i tehnologii dlya tochnogo zemledeliya / S. A. Rubcov, I. N. Golovanev, A. N. Kashtanov; Pod red. akad. RASHN. N. Kashtanova; MGSHA. - M., 2008. - 330 s., ill., tabl.
2. Savin I. Yu. Vozmozhnosti ispol'zovaniya bespilotnyh letatel'nyh apparatov dlya operativnogo monitoringa produktivnosti pochv / I. Yu. Savin, Yu. I. Vernyuk, I. Faraslis // Byulleten' Pochvennogo instituta im. V. V. Dokuchaeva. - 2015. - Vyp. 80. - S. 95-105.
3. Sutyrina E. N. Distancionnoe zondirovanie zemli: ucheb. posobie / E. N. Sutyrina. - Irkutsk: Izd-vo IGU, 2013. - 165 s.
4. Aukenova M. Primenenie bespilotnyh letatel'nyh apparatov / M. Aukenova, G. K. Baydauletova, D. Zh. Bastaubaeva. - Almaty. - Rezhim dostupa: http://group-global.org/sites/default/files/publications/%D0%90%D1%83%D0%BA%D0%B5%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B0%20%D0%9C.%2C%20%D0%91%D0%B0%D0%B9%D0%B4%D0%B0%D1%83%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%20%D0%93.%D0%9A.%20%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D1%8F%20%D0%B1%D0%B5%D1%81%D0%BF%D0%B8%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%BD%D0%B8%D0%BA3.pdf
5. Belichev A. A. Vozmozhnye puti resheniya voprosov zemlepol'zovaniya v sovremennom APK / A. A. Belichev // Sbornik statey mezhdunar. nauch.-prakt. konf., posvyasch. 15-letiyu sozdaniya kafedry «Zemleustroystvo i kadastry» i 70-letiyu so dnya rozhdeniya osnovatelya kafedry, dokt. sel'skohozyaystvennyh nauk, prof. B. I. Tuktarova. - Saratov, 2015. - S. 21-23.
6. Gusev A. S. Novye podhody pri podgotovke specialistov v oblasti zemleustroystva i kadastrov / A. S. Gusev, A. A. Belichev, T. A. Evdokimova// Konyaevskie chteniya: sbornik statey Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. - 2014. - S. 130-131.
7. Sen'kova L. A. Ekologo-geologicheskiy kadastr - informacionnyy resurs racional'nogo prirodopol'zovaniya / L. A. Sen'kova, A. O. Kiseleva, M. Yu. Karpuhin // Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovaniy. - 2016. - № 12-6. - S. 1113-1116.
8. Material iz Vikipedii. Bespilotnyy letatel'nyy apparat [Elektron. resurs]. - Rezhim dostupa: https://ru.wikipedia.org/wiki/Bespilotnyy_letatel'nyy_apparat
9. Material iz Vikipedii. Distancionnoe zondirovanie zemli [Elektron. resurs]. - Rezhim dostupa: https://ru.wikipedia.org/wiki/Distancionnoe_zondirovanie_Zemli.
10. Material iz Vikipedii. Tochnoe zemledelie [Elektron. resurs]. - Rezhim dostupa: //https://ru.wikipedia.org/wiki/Tochnoe_zemledelie
