Аграрная навигация: «цифра» с поля

Космические и IT-технологии все активнее внедряются в сельское хозяйство. Молодые ученые из СамГАУ предлагают ряд разработок, которые направлены облегчить труд аграриев. Одна из них – создание электронных карт полей, без которых невозможно использование большей части современных технологий в области точного земледелия.

Электронный глаз

На первый взгляд – обычный квадроцикл, а на деле – настоящий аграрный навигатор. Он оснащен специальным оборудованием – курсоуказателем, антенной и мобильным компьютером. На этом вездеходе молодые ученые агровуза объехали угодья ООО «МИП «Агроакадемия». В результате появилась электронная карта полей этого сельхозпредприятия. Теперь около 5,5 тысячи гектаров – как на ладони.

– По этим картам можно мониторить технику. Мы видим поля, видим трек трактора. Можем проследить, с каким скоростным режимом он двигался, посмотреть места заправки и слива топлива. Там, где два раза уже побывал, перекрестным треком показывается. На этом поле только полосу обработал. Дается мониторинг очень детальный. Необязательно с беспилотника наблюдать. Достаточно телеметрические системы поставить, и все сразу видно. По контурам полей можно легко ориентироваться, на каких из них на данный момент техника находится, – рассказывает Павел Ишкин, руководитель проектного офиса по цифровой трансформации сельского хозяйства, заведующий научно-исследовательской лаборатории «Агрокибернетика» ФГБОУ ВО «Самарский ГАУ».

Ученые в своей работе используют метод наземного объезда, то есть обмер полей с помощью навигационной системы. По сравнению с методом создания электронных карт на основании космических снимков он сложнее, зато отличается высокой точностью.

Экономически выгодно

Общеизвестно, что зная свойства объекта, можно эффективнее его использовать. Подробная информация имеет первостепенное значение и при учете сельскохозяйственного производства. Если аграрий о своих сельхозугодьях знает поверхностно, то и экономический эффект будет приблизительным.

– Многие хозяйства пользуются кадастровыми картами, которые были сделаны еще лет 50 назад. За это время поле уже изменилось, сместилось. Причиной этого могут быть эрозия почв, зарастание территорий вдоль границ леса, заболачивание местности, лесные пожары, перераспределение полей человеком и многое другое. Между тем, использование необъективных данных о площадях ведет к прямым финансовым потерям. Это в первую очередь затраты на семена, удобрения, ГСМ, зарплата. При этом еще и падает урожайность. Неучтенные гектары ведут к занижению нормы высева и внесения удобрений, что крайне неблагоприятно сказывается на урожайности, а также ведет к перерасходу ГСМ, – поясняет Павел Ишкин.

Основа цифровизации

Учет посевных площадей – это также первый шаг к цифровизации сельского хозяйства. Создавать электронную базу данных о полях возможно в любой онлайн-платформе и приложении ГИС, где бы были отражены площадь поля, его географические координаты, уровень плодородия и другие особенности.

– Оцифровка полей – это фундамент для всего остального в процессе цифровизации сельского хозяйства. Нужно понимать, где находится это поле, где находится в данный момент трактор или комбайн, с какой скоростью он движется и вообще в пределах поля ли он движется. Все абсолютно привязано к контуру полей, – говорит Сергей Васильев, кандидат технических наук, доцент, начальник отдела производственной практики и трудоустройства. – Современная техника, которая оборудована системой параллельного вождения, тоже использует контуры полей.

Теория в практике

В КФХ Воропаева Сергиевского района с необходимостью оцифровки полей столкнулись четыре года назад: в хозяйстве были только карты советской поры, которые не соответствовали действительности. На некоторых полях изменились контуры, местами произошло разделение участков. Поэтому тогда молодой агроном Денис Трифонов свою трудовую деятельность начал с создания электронных карт полей. Сегодня все 7 тыс. га посевных площадей предприятия имеют подробную историю.

– Мы пользуемся онлайн-сервисом – веб-платформой ExactFarming. У нас там личный кабинет. К этой системе любой товаропроизводитель может подключиться. Зарегистрироваться, отрисовать свою карту полей и вести по ней историю севооборота, учитывать расходы по каждому полю, каждой культуре, по каждому сезону. Загружать туда фотографии с проблемных мест. Допустим, обнаружили объект, которому необходимо уделить внимание, создали метку, сделали фотографии, и на этой электронной карте этот проблемный участок будет отражаться. Погодные сервисы тоже туда можно подтягивать, учитывать количество выпавших осадков, активность температур. Такая система – это именно дневник агронома, – рассказывает Трифонов, сегодня уже управляющий хозяйством.

На современном уровне без книги истории полей трудно представить высокий уровень производства и научно обоснованный подход. Для достижения устойчивого результата земледелец все чаще рассчитывает не на единичную сезонную прибыль, а просчитывает свои шаги на несколько лет вперед. Для этого необходимы многолетние наблюдения. Сегодня у Дениса Трифонова уже настоящая книга истории полей в электронном виде, которая несет в себе информацию о фактических затратах и урожайности на каждом поле за несколько лет.

– По озимым культурам в этом году рекордный урожай для себя собрали – 55 ц/га, – продолжает Денис Трифонов. – Конечно, невозможно провести прямую связь между такой урожайностью и ведением электронного дневника. Но если брать в расчет то, что в нем учитываются все факты, результаты выполненных работ… Над каждым из них потом проводится подробная аналитика. И только с учетом всего выстраивается план работ на следующий сезон: какие культуры, может быть, убрать из севооборота, какие, наоборот, добавить. Поэтому косвенное влияние на урожайность все-таки есть. Да и в целом это удобнее, потому что не нужно целый ворох тетрадок, журналов вести. Все в одном месте. И к этой информации есть доступ с любого устройства, что под рукой.

Многослойный «пирог» данных

Одно из достоинств электронных карт заключается в том, что на них дополнительными слоями можно нанести практически любую информацию, что позволяет дифференцированно подходить к каждому участку поля. Главное, чтобы эта информация была подготовлена к нанесению, то есть оцифрована. Количество слоев зависит от того, как будет применяться карта.

В зависимости от целей наносится рельеф местности, водоемы, леса или структура почв. Ученые объясняют, что источником для создания каждого слоя могут служить как данные спутника, так и сведения от объезда местности, а в некоторых случаях и бумажные носители. Редактирование карты зависит от того, насколько динамично изменяется внесенная на нее информация, и может осуществляться непосредственно пользователем.

– Можно нанести слой, который отразит состояние почвы. Для этого используются пробоотборники. Есть различные способы взятия проб. Старый метод – это когда известные контуры поля загружают в систему, которая делит поле на квадраты и потом обозначает те точки, откуда необходимо взять образцы почвы. Для второго способа потребуется более детально строить карту. Уже используются снимки NDVI, берется агрохимический анализ и строится карта более детализированная, – объясняет Павел Ишкин. – Точно так же можно получить и отследить изменения индекса зеленой массы NDVI на каждом поле. Со спутника делаются снимки, и, загружая в эти сервисы контуры полей, можно увидеть слой, как развивается культура. Если есть очаги с какими-то болезнями или вредителями, они выделяются другим цветом. Это повод приехать в эту точку и посмотреть, что там происходит.

Точнее не бывает!

Ученые уже сегодня приступили к внедрению технологий дифференцированной обработки почвы, сева, внесения средств защиты растений и минеральных удобрений. Если раньше хозяйство повсеместно вносило минеральные удобрения в пропорции 150 кг на 1 га, то эта технология позволяет к каждому участку подходить индивидуально.

– Программа делит все поле на зоны высокого и низкого плодородия. Там, где зона высокой продуктивности, назначается большая доза внесения удобрений. Таким образом, на разные участки вносим разное количество. – рассказывает руководитель научно-исследовательской лаборатории «Агрокибернетика». – Уже второй год мы этот опыт проводим с помощью умного разбрасывателя ZA-TS, который нам подарило АО «Евротехника». В прошлом году в ООО «Био-Тон» заложили опыт. В этом году – в ООО «Агрольянс». И в обоих случаях за счет большего роста урожайности на более развитых участках мы получали прибавку.

Как в следующем сезоне изменить сценарий в лучшую сторону, чтобы достигнуть более высокого результата? Теперь аграрий в состоянии ответить на этот сложный вопрос. Цифра «с поля» после анализа возвращается в виде прогнозов и рекомендаций на будущее: чем больше данных, тем точнее будут рекомендации.

Татьяна ДАВЫДОВА

Фото: Евгений ЛИТВИНОВ

Рубрика:  Цифровизация. Номер:  № 8 (262). Год:  2020.