Анализ спутниковых данных о распределении биомассы за долгосрочный период дает достоверную информацию о потенциальном плодородии участков

Оптические спутниковые сенсоры, способные предоставить полезную информацию для аграрных хозяйств, существуют около 20 лет. Данные съемки охватывают большие территории, подходят для специфических задач агробизнеса и могут быть использованы фермерами. Аналогичные данные можно получить, установив на сельхозтехнику локальные оптические сенсоры – Greenseeker, N-Sensor и др. Но по сравнению с локальными сенсорами у спутниковых есть весомые преимущества: за очень короткое время охват больших территорий и небольшая стоимость таких данных. В результате отпадает необходимость покупать дорогостоящее оборудование.

  

Имея покрытие больших территорий, спутниковые оптические сенсоры дают возможность осуществлять мониторинг биомассы. Европейским сообществом ESA, компаниями Vista, PCAgrar, LandDataEurosoft и университетом LudwigMaximilian (LMU) был основан проект по глубокому анализу спутниковых данных для нужд аграрных предприятий – TalkingFields. Цель проекта – внедрить в практику использование спутниковых данных, их обработка, поддержка и сопровождение.

Агропредприятия, которые хотят заниматься или уже занимаются точным земледелием, хорошо знают, как много времени и средств нужно вложить, чтобы получить достоверную информацию о потенциально возможной урожайности и о гетерогенности площадей. Имеющиеся в данное время методики их определения основываются на сканировании проводимости грунта, использовании локальных оптических сенсоров и картировании урожайности. Эти методы требуют массу времени и финансов на приобретение, запуск и постоянную эксплуатацию. И в конце вы получаете результат «как есть», то есть актуальный на момент съемки.

Проект TalkingFields направлен на анализ большого количества снимков одной и той же территории с последующим определением различий в особенностях этого участка. Результат работы представляет собой статистический анализ информации. Для него используются архивные съемки территории заказчика за период до 10 лет. Основное «искусство» в процессе анализа заключается в подборе для каждого анализируемого участка специфической модели и ее проработке. Использование специально разработанных геостатистических методов дает высокое качество анализа.

Что требуется от аграриев при заказе спутникового картирования площадей? Необходимо предоставить контуры территорий с выделенными на них участками, которые выведены из сельхоз­использования (солончаки, вышедшие пайщики, посадки посреди поля). Они должны быть измерены качественными GPS-приборами. Обращаем внимание на то, что растр съемки довольно большой, поэтому имеются ограничения: минимальный размер поля – 2 га, минимальная общая площадь для обработки – 200 га.

В результате аграрий получает так называемую базовую карту TalkingFields, которая предоставляет информацию об относительном распределении биомассы внутри участка. Карта формируется аналитическим путем, используют данные съемки за множество периодов, а также межпериодовую съемку. Для пользователя готовый результат поставляется непосредственно для программы АО «Аграр Офис», а для иных аграрных ГИС – в формате TF-XML, PolygonSHP.

На фото показаны результаты картирования территории одного из хозяйств причерноморского региона. Для формирования карт были использованы снимки, сделанные с 2007-го по 2009 год. Несмотря на отличные природные особенности черноземных грунтов, площади имеют различные показатели развития биомассы. Согласно приведенной шкале, результаты колеблются на ±25-30% от среднего уровня.

На больших площадях (в среднем 200 га, как в данном примере) такие колебания с первого взгляда практически незаметны. Однако при среднем уровне урожайности пшеницы в 52 ц/га на данных участках за последние годы точное знание означает возможное изменение урожайности от 40 до 70 ц/га.

Конечно, основная задача лежит на агрономах и руководителях – нужно правильно определить мероприятия, необходимые для увеличения урожая. Такими могут быть: зонирование на основании карт и последующий отбор проб грунта, организация дифференциального внесения удобрений с помощью сеялок, разбрасывателей, опрыскивателей.

Сравнение с другими методиками

Для проверки качества TalkingFields на одном из хозяйств Германии (SachsenAnhalt) была получена базовая карта. Ее сравнили с ранее полученными картами грунта, измерениями проводимости, распределением биомассы. Фото наглядно показывает результаты сравнения на одном поле и четко отображает грунтовые особенности площадей. Помимо определения отличий в росте, определяемых почвенными особенностями, базовая карта косвенно показывает статистическое развитие биомассы, учитывая влияние таких факторов, как температура, количество осадков. Сравнивая карты, можно увидеть, что места с хорошей проводимостью (индикатор обеспеченности влагой) по сравнению с плохими грунтами дают отличный прирост биомассы. Однако хорошая проводимость еще не гарантия высокого урожая. На фотографии участка, в его северно-восточной части, наблюдается высокая проводимость при исключительных особенностях грунта, но при этом средний уровень развития биомассы.

Использование базисных карт принесет пользу аграрным предприятиям при внедрении технологий точного земледелия. Во-первых, формирование более актуального и правильного полигонального растра отбора проб грунта (будет сэкономлено время и средства измерения проводимости). Во-вторых, на основании карт можно сформировать дифференциальные карты для сеялок, опрыскивателей, разбрасывателей. В-третьих, на локальные сенсоры (GreenSeeker) можно будет записать базисную карту – как ограничитель по внесению удобрений, по сути. В зонах плохого развития биомассы удобрений будет внесено меньше, а в зонах хорошего – наоборот. Это позволит получить максимальный урожай с минимальными затратами.

Проект TalkingFields предназначен для облегчения внедрения технологий точного земледелия. Он позволяет экономить средства при получении подобной информации из иных источников, получать более качественную информацию об обрабатываемых площадях, обрабатывать огромные массивы данных за короткий срок.

 

Александр Дворник,
магистр факультета экономики и менеджмента Полтавской аграрной академии,
магистр факультета MBA Fachhochschule Weihenstephan (Abt.Triesdorf),
дилер компании LDE в Украине

 

Опубликована в №11-2012