+7 (495) 12-52-082
+7 (968) 091-58-04

Сельское хозяйство

Для сельского хозяйства используется БПЛА Геоскан 201

1.JPG

Полет над полем осуществляется с перекрытием 50-80%. Каждая точка на снимке имеет 12ти кратное перекрытие. Для увеличения скорости работ можно использовать несколько беспилотников (до 4 с обной станцией управления). Полученные снимки загружаются в фотограмметрическом ПО PhotoScan, где сшиваются в единый ортофотоплан.

2 (1).jpg

Затем полученных фотоплан аналитически обрабатывается в специальных аграрных программах.

Автоматизированная система управления процессом известкования почв

Предназначена для планирования и реализации в реальном времени управления кислотностью почв за счет оптимизации доз внесения различных мелиорантов (извести, доломитовой муки и др.)

Система является современным информационно-управляющим средством агронома, позволяющим планировать эффективные севообороты и управлять работой автоматизтрованной техники по внесению мелиорантов.

Система является первым этапом создания уровня общего стратегического управления в точном земледелии, где решается задача оптимизации доз внесения минеральных удобрений пролонгированного действия (калийных, фосфорных, кальциевых)

Технологическая схема реализации проекта

3 (1).JPG

Технология

(патент РФ №2537912, опубл.10.01.2015, бюл. №1)

Функционирование ситемы осуществляется на основе информации о результатах предупреждающих лет и текущей информации о состоянии посевов и кислотности почвы

Источникми текущей информации являются:

  • тестовые площадки, на которых отбираются пробы почвы и растений на площадках, формируемые мультиспектральной камерой, размещенной на вышке;

  • беспилотный летательный аппарат (БПЛА), оснащенный мультиспектральной камерой;
  • датчик урожая уборочного комбайна в комбинации с датчиком системы геопозиционирования (при их отсутствии, обходиться информацией от БПЛА)


На основе накопленной информации в системе строится оптимальная стратегия управления кислотностью почвы по всем годам севооборота. В системе минимизируются потери урожая и затраты на мелиоранты.

Рабочее окно задачи оптимизации стратегии внесения мелиоранта

4 (2).JPG

Исходная карта однородных зон кислотности рН

5.JPG

Внесение мелиоранта в реальном времени (работа управляющего контроллера)

6.JPG

Система "ЭЛЕКТРОННЫЙ АГРОНОМ"

"Электронный агроном" – система предварительного принятия технологических решений и реализации их в реальном времени на основании определенного набора информации о состоянии сельскохозяйственного поля.

Система представляет собой базовое технологическое ядро современных систем точного земледелия. Она позволяет оптимизировать по критерию "максимум прибыли" параметры технологических операций, таких как, внесение азотных удобрений, регуляторов роста и развития, проведение поливов с любыми системами орошения.

Технологическая схема реализации проекта


7.JPG

Технология

(патентыРФ №№: 2264703, 2415545, 2537912)

Функционирование ситемы осуществляется на основе информации о результатах предыдущего года и текущей информации о состоянии посевов и почвенной среды.

Источниками текущей информации являются:

  • тестовые площадки, на которых отбираются пробы почвы и растений, а также данные дистанционного зондирования посева на площадках, формируемые мультиспектральной камерой, размещенной на вышке;

  • беспилотный летательный аппарат (БПЛА), оснащенный мультиплексорной камерой;
  • датчик урожая уборочного комбайна в комбинации с датчиком системы геопозиционирования (при их отсутствии, обходиться информацией от БПЛА);

На основе накопленной информации в системе строится оптимальная программа выполнения технологических операций на весь вегетационный период, а также строиться оптимальный регулятор контроллера машины для исполнения операций в реальном времени. В системе максимизируется прибыль от полученного урожая за текущий год вегетации.

Рабочее окно системы "Электронный агроном"


559ebd22ec1b5474546cdc69540ce9c3.JPG


Оптимизация подкормок азотными удобрениями и поливов для многолетних трав


1aa3a80f019bc653a4220e074054d144.JPG

8fe06f5133d0fd6b5ad9ef94d1a20b23.JPG


 Решаемые задачи:

  • Замена трудозатратных полевых работпоследовательностью автоматизированных операций
  • Возможность визуальной оценки полученных данных в трехмерном представлении
  • Удобный вывод и представление рассчитанных показателей.

Краткое описание проекта, по  агрономической аэросъемки полей – было снято около тысячи гектаров озимой пшеницы и рисовых полей крупнейших агропредприятий Краснодарского края: “Агросахар”, “Первореченское”, “Ленинский путь”, “Победа”, им. Лукьяненко и др.

1-1.jpg

БЛА Геоскан летали на высоте 600-650 м, за один полет проводилось фотографирование около 9 кв. км поля. Полеты проводились в условиях облачности, что наглядно показало преимущество аэрофотосъемки перед космосъемкой, для которой такое атмосферное явление – серьезная помеха. Еще одно преимущество АФС – оперативность: отснятые утром кадры уже к обеду были в распоряжении агрономов и руководителей хозяйств.

5-1.jpg

Полученные данные позволяют судить о состоянии посевов, содержании влаги в почве, объеме удобрений, которые еще надо внести, и даже спрогнозировать урожай. Ключевую роль при этом играет индекс NDVI, рассчитываемый по итогам спектральной съемки. Вот несколько наглядных примеров:

1.NDVI ортофото – материал для составления карт плодородия.

7e3dc4b1b0860be211768fb363e73838.jpg

Как видно из снимка, даже при разрешении 30 см/пикс хорошо читаются технологические проходы и колеи. Технологии Геоскан обеспечивают качество от 10 см/пикс.

ae7ba388ac1636b1a5dfb44b760f2826.jpg

Здесь видна разница: снизу – “хорошее”, равномерное поле, сверху – полосатое. 

Современным тракторам с параллельным вождением (-навигацией) можно задать карту внесения удобрений. Если поле имеет выраженные неоднородности, это можно учесть и скорректировать программу опрыскивателя/разбрасывателя удобрений.

2.Общий обзор состояния полей:

ffd755a8f4d3ad58ba489888104f0809.jpg

Так выглядит область с угнетенной растительностью, которую не увидеть “с дороги”, с края поля. Агроном может по ортофото быстро обнаружить проблемный участок, а затем, прибыв непосредственно на место, определить причину. На этот участок агроном хозяйства «Победа» поехал сразу после показа.

3. По данным NDVI можно проводить контроль качества выполнения агротехнических мероприятий. На участке в момент внесения удобрений было слишком влажно, и трактор решили туда не загонять. Отчетливо виден путь разворота трактора:

3bd1d92b5623d3f3d35e76de92e22490.jpg

«Расчески» на полях – следы забитой сеялки (места остановки трактора):

319b456c7968c70031815312d8002943.jpg

4. Сравнение разных сортов/агротехники/сроков посадки:

1ce321bdd904a7f86c2feb205cb7dfd9.jpg

5. Предупреждение эрозии почв. На двух полях слева – небольшой овраг, канава. На третьем слева поле видно затемнение по пути распространения оврага. Сейчас растения там развиты лучше из-за повышенной влажности. Однако это свидетельство того, что участок проседает, и овраг распространяется:

e01dd49e70b16059953bf596c4286f7a.jpg

II. Краткое описание еще одного проекта по использованию беспилотников в целях высокоточного земледелия для сельского хозяйства.

2 июля 2015 г. проводилась презентация в виде тестового полета БПЛА над полями с посевами кукурузы и сои одного из хозяйств агропромышленного холдинга Центрального Черноземья. Полеты осуществлялись в течение 40 минут на высоте 500-520 метров в условиях облачности и небольших осадков. Площадь отснятых полей составила 1012 га. 

После благополучного приземления БПЛА, специалисты в течение одного часа на основании полученных снимков произвели расчет индекса биомассы (NDVI) и передали обработанные снимки на сервер AgroVisio. Несмотря на неблагоприятные для съемки погодные условия, фотографии были высокого качества, с разрешением от 10см/пикс., что наглядно демонстрирует неоспоримые преимущества технологии аэрофотосъемки перед космосъемкой.

Так, в результате съемки, произведенной БПЛА 2 июля, были выявлены отклонения в развитии культур в центральных частях полей, которые практически невозможно установить с земли.

К сожалению, на данном этапе роста растений, повлиять на урожайность уже не представляется возможным, однако при использовании данной технологии в дальнейшем, возможно добиться высокой урожайности и экономии затрат. Также регулярный анализ индекса NDVI с точностью от 10 см/пикс.создает условия для использования систем точного земледелия что, в свою очередь, позволит получить дополнительное повышение урожайности и снижение затрат.

Всего в данной презентации площадь облета составила 15,46 км2, из них площадь пашни — 1012 га.

Общий вид облета и контуров полей:

a-1.jpg

Культура на полях - соя. Площадь облета - 409 га. Площадь угнетения растительности 70-95% – 3,83 га.

a-2.jpg

Культура на полях - кукуруза. Площадь облета - 603 га. Площадь угнетения растительности 70-95% - 28,2 га. Площадь полей с погибшей растительностью – 22 га.

Поле с нормальным уровнем развития растительности, значение NDVI — 0,9

a-3.jpg

Поле с угнетенной растительностью, значение NDVI — 0.25

a-4.jpg

Часть поля с практически полностью погибшей растительностью, площадью 22 га

a-5.jpg

Подобная разница (4,6 га) возникает при создании электронных карт полей путем объезда.

a-6.jpg

Экономическая оценка результатов мониторинга посевов.

  • Культура на полях - соя.
  • Площадь облета - 409 га.
  • Площадь угнетения растительности (70-95%) – 3,83 га.
  • Плановые прямые затраты на этих площадях составляют – 40 215 руб.
  • Культура на полях - кукуруза. 
  • Площадь облета - 603 га.  
  • Площадь угнетения растительности (70-80%) - 28,2 га.
  • Площадь полей с погибшей растительностью (90-100%) – 22 га.
  • Плановые прямые затраты на этих площадях составляют – 1 054 200 руб.
  • Площадь поля, на котором не посеяна кукуруза – 4.6 га., прямые затраты на эту площадь – 96 600 руб.
  • Площадь проблемных участков составляет - 58.63 га.
Прямые производственные затраты на участках, имеющих угнетенные или практически погибшие посевы, составляют – 1 191 050 руб.

III. Описание еще одного проекта по использованию беспилотников в аграрном секторе.

Презентация включала в себя показательные экспериментальные полеты БПЛА со спектральной камерой на борту, высота 600 метров, каждый полет длился порядка 2 часов.

Летали над полями, засеянными соей и кукурузой. Было отснято восемь пашень в радиусе 250 км, общая площадь земель около 5000 га.

БПЛА Геоскан 201 нес на борту одновременно две камеры: обычную аэрофотосъемочную и спектральную. По результатам аэрофотосъемки были созданы ортофотопланы, а также карты с индексами вегетации (NDVI, т.е. содержание хлорофилла во влажной массе растений). Материалы полетов были обработаны в автоматическом фотограмметрическом программном продукте Agisoft Photoscan, а визуализированы в ГИС Спутник (разработка ООО «Геоскан»). Позже геоинформационная информация была подгружена в базу ГИС "ЦПС:АгроУправление".

Специалисты «ЦентрПрограммСистем» проанализировали,сопоставили свежие результаты аэрофотосъемки и имеющиеся данные и выявили участки полей с погибшей и умирающей растительностью. Кроме того были заново построены контура полей. При наложении векторных слоев наглядно были продемонстрированы несоответствия границ, и как следствие, экономический учет потерь урожайности.

10c34e81b9ff204f5217396a809cd158.JPG

ffab9b113a8860e96b1697e4a0488205.JPG

Карта NDVI - зоны угнетенной или отсутствующей растительности и аэрофотоснимок того же участка поля

Например, суммарная площадь участков с угнетенной и погибшей растительностью составила 87 га. Оценка урожайности для таких участков составляет 47%. Средняя урожайность кукурузы - 55 центнеров с га. Итого получается 1914 центнеров потерянного ресурса, что в пересчете на денежные единицы составляет 1,7 млн рублей.

Аналогична и ситуация с неверными границами полей.

e005fbc41ea77c44cd2dd72993ce8739.JPG

27bc0cc2a832b1fcf032f278c8c2fb3f.JPG

Аэрофотоснимок с четкими контурами и модель местности с векторным слоем границ с/х участков, пашень

Помимо расчета экономических показателей по картам вегетативности, аэрофотосъемка с беспилотников позволяет осуществлять визуальный контроль за процессом уборки урожая: сколько техники вышло на поле, маршруты движения транспорта и отгрузки культур и другие аспекты.

1e9762faef1fa381557411ebf530676a.JPG 

Создание карт бессточных областей и направлений поверхностного стока

Поверхностным стоком называется движение воды по поверхности земли. На сельскохозяйственных угодьях поверхностный сток возникает в результате выпадения осадков и во время схода снега. Если на участке пашни нет поверхностного стока, то это  – бессточная область. Влага покидает бессточную область только в ходе просачивания или испарения (в том числе растениями). Обнаружение бессточных областей и направления поверхностного стока необходимо для определения характера стока и определения мест наблюдения за стоком. В сельском хозяйстве это важно, поскольку бессточные области обычно сильно переувлажнены, что приводит к гибели растений (вымочке). С другой стороны, возникновение водотоков на пашне приводит к появлению промоин и смыву плодородной почвы - водной эрозии.

На бессточных областях следует уделить внимание агротехническим приемам, улучшающим водопроницаемость почвы. На участках, подверженных водной эрозии из-за поверхностного стока, проводят залужение. Склоновые участки пашни необходимо учитывать при планировании севооборота, направления и способа обработки почвы. 


Вымочки и водная эрозия


 

Участок пашни, показаны водотоки с площадью водосбора больше 0.6 га. Проведено залужение.


Применение беспилотных летательных аппаратов и ПО Agisoft Photoscan позволяет реконструировать цифровые модели местности с высокой степенью детализации. Для анализа рельефа по материалам аэрофотосъемки строится матрица высот. Шаг сетки высот, как правило, составляет десятки сантиметров. Далее, с помощью ГИС Спутник Агро, по матрице высот моделируется поверхностный сток, и определяются бессточные области. При этом просачивание не учитывается. Пользователь задает шаг расчета и пороговое значение площади водосбора

Для получения более высокого разрешения снимков (свыше 1см/пиксел), можно использовать беспилотный комплекс Геоскан 401 (квадрокоптер), что позволяет выполнять взлет и посадку с небольших площадок 10х10 метров.

 

Экономика внедрения БПЛА для задач АПК

В статье приведён ряд примеров, расчета экономической эффективности применения БПЛА в сельском хозяйстве. В зависимости от большого числа факторов, на полях крупных сельхоз производителей теряется, угнетается до 15% общего объема культуру, в переводе на деньги, это миллионы рублей.

Комплект и цена отраслевого решения для сельского хозяйства с использованием БПЛА:


    Оборудование       Цена 
    Комплекс БПЛА Геоскан 201 + мультиспектральная камера       1 510 000р.
     ПО
     Фотограмметрическое ПО PhotoScan PRO     3500$
     Автоматизированная система управления процессом известкования почв      По запросу
     Сиcтема “Электронный агрроном”      По запросу
возврат к списку