Агрофизический институт - о беспилотниках Геоскан на полях | ГК Геоскан

Агрофизический институт - о беспилотниках Геоскан на полях

В рамках серии материалов об опыте использования технологий Геоскан мы поговорили с ведущим научным сотрудником Агрофизического Института - Петрушиным Алексеем Федоровичем - об опыте применения квадрокоптера Геоскан 401 и наших программных продуктов в целях точного земледелия, оценки состояния мелиоративных систем, и о том, как беспилотные технологии помогают заменить самых редких специалистов и получать хлебопекарное зерно на полях Ленинградской области.

- Расскажите, пожалуйста, об Агрофизическом НИИ и его текущей деятельности?

- Агрофизический институт был создан в 1932 году академиком А.Ф.Иоффе как институт, который работает на стыке сельскохозяйственной науки, физической науки, математической и технических наук. Основная направленность была в том, чтобы, используя знания из разных областей науки, повысить урожайность и обеспечить продовольственную безопасность страны.

На данный момент мы работаем в лаборатории точного земледелия и занимаемся отработкой технологий точного земледелия в наших условиях северо-западного региона.

- Что привело вас к использованию технологий Геоскан?

- Технологии точного земледелия впервые в России были внедрены на полях нашей опытной станции в 2003 году. У нас тогда был закуплен весь комплекс зарубежной техники для того, чтобы производить дифференцированное внесение мелиорантов на поля. И тогда у нас возникла гипотеза о том, что использование беспилотных технологий позволит нам более точно подходить к выполнению работ точного земледелия. И в 2003 году силами наших специалистов был создан радиоуправляемый самолет на бензиновой тяге, в котором был установлен фотоаппарат, и мы его использовали для мониторинга состояния посевов. Радиоуправляемый самолет не давал той точности, которые нам была необходима, и в 2015 году мы приобрели Геоскан 401 для того, чтобы получать более качественную и точную картину состояния посевов.

- Расскажите о вашем производственном процессе: какие данные вы получаете и какие инструменты анализа данных используете?

- Применение технологий точного земледелия начинается с того, что точно прогнозируется, в какой момент времени нам необходимо произвести подкормку растений. Мы выезжаем на опытные поля, задаем в программном обеспечении Geoscan Planner ту площадь, которую нам необходимо отснять и задаем необходимое разрешение. Геоскан 401 проводит съемку, потом производится сшивка ортофотоплана в ПО PhotoScan, и потом уже мы используем бесплатное программное обеспечение – ГИС-систему Quantum GIS - и там уже строим карты-задания для техники, она выезжает и производит подкормку поля. Также мы используем Спутник Агро — это очень удобный инструмент для работы с результатами аэрофотосъемки: он нам позволяет смотреть рельеф, смотреть движение водных потоков, определять, где у нас вымочки на полях, а также является удобным инструментом для составления карт распределения вегетационного индекса NDVI.

- Каким образом технологии Геоскан находят применение в точном земледелии?

- Суть точного земледелия - дать растению питания столько, сколько ему необходимо. Потому что если растение недокормить – мы, соответственно, недополучим урожай, если мы его перекормим – то, соответственно, будет очень сильное полегание.

Используя съемку с беспилотного летательного аппарата, когда мы делаем съемку в двух диапазонах - видимом и инфракрасном - мы строим индекс распределения NDVI, по которому определяем потребность растения в питании. Когда мы определили эти однородные зоны на поле, необходимо понять - а сколько в этой зоне необходимо дать питания? Это можно сделать, отобрав растение в этой зоне, отнеся в лабораторию, определив сколько азота есть и поняв, сколько необходимо довнести. Но эта технология достаточно затратная по времени и по деньгам.

За годы исследования мы пришли к тому, что необходимо на краю поля заложить тестовые площадки с разным питанием - еще по весне, при основном внесении удобрения - и уже по тестовым площадкам мы калибруем весь массив поля. А применяя беспилотные технологии мы можем пролететь и сразу же понять, в какой зоне нам необходимо и сколько питания внести.

- Насколько беспилотники Геоскан помогли вам экономить время и ресурсы?

- За счет того, что технологии Геоскан автоматизированы, процесс получения данных аэрофотосъемки и цифровой модели рельефа намного упрощается, все происходит намного проще и быстрее. Это во-первых. Во-вторых, все-таки с тем самолетом, с которым мы работали еще 15 лет назад, мы не могли получить такую точность, которую мы получаем с помощью технологий Геоскан.

Опять же, за годы исследования, если усреднить, у нас получается, что мы экономим по удобрениям до 30% и повышаем урожайность до 15%, но также у нас увеличивается и классность зерна: две дифференцированные подкормки позволяют нам в условиях северо-запада получать зерно хлебопекарного качества.

- Расскажите о других ваших проектах с использованием технологий Геоскан?

- Спектр задач, решаемых с помощью беспилотников очень большой: это и оценка состояния растений, очагов зараженности посевов, потребности растений в питании, состояния рельефа и состояния мелиоративных систем.

Так исторически сложилось, что после перестройки очень многие проекты мелиоративных систем были утеряны. И сейчас землепользователи, приобретая землю в собственность, не имеют этих проектов. Есть, конечно, специалисты-мелиораторы в России, но их можно пересчитать по пальцам, которые могут выйти на поле и четко сказать, где, допустим, находятся дрены - но таких специалистов очень мало. А беспилотные технологии позволяют нам восстановить проект мелиоративной системы для того, чтобы в дальнейшем проводить ее реконструкцию.

Вообще, по технологии закладки дрен производилась выемка грунта, укладывались дрены, и все обратно закапывалось. Этот шрам на земле - его видно и даже и через 30 лет, ведь сама структура почвы была изменена. Как раз в месте залегания дрены - влага уходит как бы в этом месте - и, соответственно, по контрастности снимка мы четко можем определить, где лежит эта дрена, и мы можем восстановить с четкой привязкой, где она на поле, и потом выйти на местность и найти ее устье.

Здесь мы проводили исследование о применении технологий Геоскан для мониторинга состояния мелиоративных систем и разработку технического задания на реконструкцию этой системы. И вот мы сравнили, допустим, проект реконструкции этой мелиоративной системы, который был сделан с помощью лицензированной организации, и те данные, что мы получили с 401 коптера. Разница в измерении составляет порядка 10-15%. Соответственно, применяя технологию Геоскан для мониторинга и составления цифровой модели рельефа, мы можем даже на таких вещах существенно сэкономить.

Полная версия интервью доступна на нашем YouTube-канале: